ВСТУП

Зварювання - технологічний процес отримання нероз'ємних з'єднань матеріалів за допомогою встановлення міжатомних зв'язків між зварюються частинами при їх місцевому або пластичному деформуванні, або спільною дією того й іншого. Зварюванням з'єднують однорідні і різнорідні метали та їх сплави, метали з деякими неметалевими матеріалами (керамікою, графітом, склом та ін), а також пластмаси.

Зварювання - економічно вигідний, високопродуктивний і в значній мірі механізований технологічний процес, широко застосовуваний практично у всіх галузях машинобудування.

Фізична сутність процесу зварювання полягає в утворенні міцних зв'язків між атомами і молекулами на з'єднуються поверхнях заготовок. Для утворення з'єднань необхідно виконання наступних умов: звільнення зварювальних поверхонь від забруднень, оксидів та адсорбованих на них чужорідних атомів; енергетична активація поверхневих атомів, що полегшує їх взаємодію один з одним; зближення зварювальних поверхонь на відстані, порівнянними з міжатомних відстаней в зварюються заготовках.

Незважаючи на складну економічну ситуацію у країні: падіння рівня виробництва, підвищення цін на енергосистеми, послуги, сировину та ін., автомобільний транспорт залишається одним із основних видів транспорту, який виконує більшу частину вантажних та пасажирських перевезень. На утримання автотранспортних засобів у технічно справному стані, що забезпечує ефективний транспортний процес, галузь здійснює великі ресурсні витрати. Так, ускладнення конструкції автомобілів зумовлює, як правило, збільшення обсягу робіт з технічного обслуговування і ремонту, зростання витрат на забезпечення працездатності.

Збільшення кількості автомобілів на дорогах нашої країни веде, до забруднення навколишнього середовища відпрацьованими газами, а зниження токсичності їх значною мірою забезпечується справністю систем живлення і запалювання та рівнем технології технічного обслуговування, засобів і методів діагностування цих систем.

Зі зростанням швидкостей та інтенсивності руху підвищуються вимоги до надійності автотранспортних засобів, оскільки несправні автомобілі є джерелом дорожньо-транспортних пригод.

Економія паливних, енергетичних, матеріальних і сировинних ресурсів у процесі експлуатації автомобілів істотно залежить від їхнього технічного стану, рівня організації матеріально-технічного постачання і процесів перевезення, зберігання і нормування витрат автоексплуатаційних матеріалів та запасних частин автотранспортних підприємств.

Метою даної дипломної роботи є розгляд таких питань:

• Що являє собою зварювання тугоплавких металів?

• Які види зварювання тугоплавких металів?

• Його особливості та відмінності від інших видів зварювання?

• Система, види та методи ремонту ходової частини автомобілів?

• Способи ремонту ходової частини автомобілів?

Розділ і

1. Історія зварювання

В. В. Петров, професор фізики Санкт-Петербурзької медико-хірургічної академії (1761- 1834рр.), у 1802 році першим у світі відкрив електричну дугу. Він описав явища, що відбуваються в ній, а також вказав на можливість її практичного застосування. А вже у 1881 році російським винахідником Н. Н. Бенардос (1842-1905рр.) було застосовано електричну дугу, яка горіла між вугільним електродом і зварюваним металом, для з'єднання і роз'єднання сталі. Для утворення шва в ролі присадочного прутка використовували сталевий дріт. Як джерело електричної енергії використовувалися акумуляторні батареї. Також М.М. Бенардосом були відкриті й інші види зварювання: контактна точкова зварка, дугова зварка декількома електродами в захисному газі, а також механізована подача електрода в дугу. У 1888 році російський інженер Н. Г. Славянов (1854-1897рр.) запропонував дугове зварювання плавким металевим електродом. Він розробив наукові основи дугового зварювання, застосував флюс для захисту металу зварювальної ванни від дії повітря, запропонував наплавлення і зварювання чавуну. Н. Г. Славянов виготовив зварювальний генератор своєю конструкцією. Ним був організований електрозварювальний цех в Пермських гарматних майстерень, який був перший в світі. Там він працював з 1883 по 1897р. Н. Н. Бенардос і Н. Г. Славянов поклали початок автоматизації зварювальних процесів. Їхні винаходи знайшли практичне застосування тільки після Великої Жовтневої соціалістичної революції та набули поширення в багатьох країнах світу. Вже на початку 20-х рр.. на Далекому Сході проводили ремонт суден дуговим зварюванням, а також виготовлення зварних котлів, а дещо пізніше - зварювання судів і відповідальних конструкцій. В 1924 році Ленінградським заводом «Електрик» було вперше виготовлено зварювальний генератор СМ-1 і зварювальний трансформатор з нормальним магнітним розсіюванням СТ-2. Адже розвиток і промислове застосування зварювання вимагало розробки і виготовлення надійних джерел живлення, що забезпечують стійке горіння дуги. У тому ж році радянський вчений В.П. Нікітін розробив принципово нову схему зварювального трансформатора типу СТН. Випуск таких трансформаторів заводом «Електрик» почав з 1927р. У 1928 році вчений Д.А. Дульчевский винайшов автоматичне зварювання під флюсом. Новий етап у розвитку зварювання відноситься до кінця 30-их років, коли колективом інституту електрозварювання АН УРСР під керівництвом академіка Є. О. Патона був розроблений промисловий спосіб автоматичного зварювання під флюсом. Впровадження його у виробництво почалося з 1940р. Зварювання під флюсом зіграла величезну роль в роки війни при виробництві танків, самохідних гармат та авіабомб. Пізніше був розроблений спосіб напівавтоматичного зварювання під флюсом. Наприкінці 40-их років отримала промислове застосування зварювання в захисному газі. Колективами Центрального науково-дослідного інституту технологій машинобудування та Інституту електрозварювання імені Є.О. Патонова розроблена і в 1952 році впроваджена напівавтоматичне зварювання у вуглекислому газі. Величезним досягненням зварювальної техніки є розробка колективом ІЕС у 1949 році електрошлакового зварювання, що дозволяє зварювати метали практично будь-якої товщини. Автори зварювання у вуглекислому газі плавким електродом і електрошлакового зварювання К.М. Новожилов, Г.З. Волошкевич, К. В. Любавський та ін удостоєні Ленінської премії. У наступні роки в країні стали застосовуватися: зварювання ультразвуком, електронно- променева, плазмова, дифузійна, холодне зварювання, зварювання тертям і ін. Великий внесок у розвиток зварювання внесли російські вчені: В. П. Вологдін, В. П. Нікітін, Д.А. Дульчевскій, Е.О. Патонів, а також колективи Інституту електрозварювання імені Є.О. Патонова, Центрального науково- дослідного інституту технології машинобудування, Всесоюзного науково-дослідного і конструктивного інституту автогенного машинобудування, Інституту металургії імені А.А. Байкова, ленінградського заводу «Електрик» і ін. Зварювання в багатьох випадках замінила такі трудомісткі процеси виготовлення конструкцій, як лиття, з'єднання на різьбленні і кування.

Перевага зварювання перед цими процесами наступні:

• економія металу - 10 ... 30% і більше в залежності від складності конструкції;

• зменшення трудомісткості робіт, скорочення термінів робіт і зменшення їх вартості; • здешевлення обладнання;

• можливість механізації і автоматизації зварювального процесу;

• можливість використання наплавлення для відновлення зношених деталей;

• герметичність зварних з'єднань вище, ніж клепаних або різьбових;

• зменшення виробничого шуму і поліпшення умов праці робітників. Зварювання існує двох видів:

- зварювання плавленням, яке здійснюється при нагріванні сильним концентрованим джерелом тепла (електричної дугою, плазмою та ін..) кромок зварюваних деталей, в результаті чого кромки в місці з'єднання розплавляються, мимовільно зливаються, утворюючи загальну зварювальну ванну, в якій відбуваються деякі фізичні і хімічні процеси;

- зварювання тиском, яке здійснюється пластичним деформуванням металу у місці з'єднання під дією стискаючих зусиль. В результаті різні забруднення і окиси на зварювальних поверхнях витісняються назовні, а чисті поверхні зближуються по всьому перетину на відстань атомного зчеплення.

Виділяють наступні основні види зварювання:

- ручне дугове зварювання - до електроду і металу, що зварюється підводиться змінний або постійний струм, в результаті чого виникає дуга, постійну довжину якої необхідно підтримувати протягом усього процесу зварювання;

- дугове зварювання під флюсом - дуга горить під шаром зварювального флюсу між кінцем голою електродного дроту.

При горінні дуги і плавленні флюсу створюється газошлакова оболонка, що перешкоджає негативному впливу атмосферного повітря на якість зварного з'єднання;

- дугове зварювання в захисному газі проводиться як неплавким (вольфрамовим частіше), так і електродом, який плавиться; - при зварюванні неплавким електродом дуга горить між електродом і зварюваних металом у захисному інертному газі.

Зварювальний дріт вводиться в зону зварювання з боку;

- зварювання електродом, що плавиться, виконується на напівавтоматах та автоматах.

Дуга в даному випадку виникає між голим дротом, який безперервно подається, і зварюваним металом.

В якості захисних газів застосовують інертні (аргон, гелій, азот) і активні гази (вуглекислий газ, водень, кисень), а також суміші аргону з гелієм, або вуглекислим газом, або киснем; вуглекислого газу з киснем та ін..

Газове зварювання - нагрівання до розплавлення зварювальних кромок і зварювального дроту високотемпературним газокисневим полум'ям від зварювального пальника. Як пальне газу застосовується ацетилен і його замінники (пропан-бутан, природний газ, пари рідких горючих та ін..).

Електрошлакове зварювання застосовується для з'єднання виробів будь-якої товщини у вертикальному положенні. Листи встановлюють із зазором між кромками, що зварюються. У зону зварювання подають дріт і флюс. Дуга горить тільки на початку процесу. В подальшому після розплавлення певної кількості флюсу дуга гасне, і струм проходить через розплавлений шлак. - контактне зварювання здійснюється при нагріванні деталей електричним струмом і їх пластичної деформації (здавлюванні) в місці нагрівання. Місцеве нагрівання досягається за рахунок опору електричному струму зварюваних деталей в місці їх контакту.

Існує кілька видів контактного зварювання, що відрізняються формою зварного з'єднання, технологічними особливостями, способами підведення струму і живлення електроенергією.

Види контактного зварювання:

• стиковим контактним зварюванням зварювані частини з'єднують по поверхні з'єднуваних торців;

• точковим контактним зварюванням з'єднання елементів відбувається на ділянках, обмежених площею торців електродів, що підводять струм і передають зусилля стиснення;

• рельєфне контактне зварювання здійснюється на окремих ділянках за заздалегідь підготовленим виступам – рельєфів;

• шовним контактним зварюванням з'єднання елементів виконується внахлестку обертовими дисковими електродами у вигляді безперервного або переривчастого шва.

Електронно-променеве зварювання - використання кінетичної енергії електронів, що швидко рухаються в глибокому вакуумі. При бомбардуванні поверхні металу електронами переважна частина їх кінетичної енергії перетворюється на теплоту, яка використовується для розплавлення металу. Для зварювання необхідно: отримати вільні електрони, сконцентрувати їх і надати їм велику швидкість, щоб збільшити їхню енергію, яка при гальмуванні електронів при зварюванні перетворюється в теплоту. Електронно-променевим зварюванням зварюють тугоплавкі і рідкісні метали, високоміцні, жароміцні і корозійностійкі сплави та сталі.

Дифузійне зварювання в вакуумі має такі переваги: метал не доводиться до розплавлення, що дає можливість отримати більш міцні зварні з'єднання і високу точність розмірів виробів; дозволяє зварювати різнорідні матеріали: сталь з алюмінієм, вольфрамом, титаном, металокерамікою, молібденом, мідь з алюмінієм і титаном , титан з платиною і т. п.- плазмовим зварюванням можна зварювати як однорідні, так і різнорідні метали, а також неметалічні матеріали. Температура плазмової дуги, яка застосовується у зварювальній техніці, досягає 30 000 С. Для отримання плазмової дуги застосовуються плазмотрони з дугою прямої або непрямої дії. У плазмотронах прямої дії плазмова дуга утворюється між вольфрамовим електродом і основним металом. Сопло в такому випадку електрично нейтрально і служить для стискання та стабілізації дуги. У плазмотронах побічної дії плазмова дуга створюється між вольфрамовим електродом і соплом, а струмінь плазми виділяється з стовпа дуги у вигляді факела. Дугу плазмової дії називають плазмовим струменем. Для утворення стислої дуги вздовж її стовпа через канал в соплі пропускається нейтральний одноатомний (аргон, гелій) або двоатомний газ (азот, водень та інші гази та їх суміші). Газ стискає стовп дуги, підвищуючи тим самим температуру стовпа. - лазерне зварювання.

Лазер - оптичний квантовий генератор (ОПГ).

Випромінювачем - активним елементом - в ОРГ можуть бути:

1) тверді тіла - скло з неодимом, рубін і ін..,

2) рідини - розчини окису неодиму, барвники та ін..,

3) гази та газові суміші - водень, азот, вуглекислий газ і ін..,

4) напівпровідникові монокристали - арсеніди галію та індію, сплави кадмію з селеном і сіркою та ін.

Обробляти можна метали та неметалеві матеріали в атмосфері, вакуумі і в різних газах. При цьому промінь лазера вільно проникає через скло, кварц, повітря. - холодне зварювання металів - при додатковому великому тиску до елементів, що з'єднуються, у місці їх контакту відбувається пластична деформація, що сприяє виникненню міжатомних сил зчеплення і призводить до утворення металевих зв'язків. Зварювання виробляється без застосування нагріву. Цим способом зварюють пластичні метали: мідь, алюміній і його сплави, свинець, олово, титан. - зварювання тертям виконується в твердому стані під впливом теплоти, що виникає при терті поверхонь зварюваних деталей, з наступним додатком стискаючих зусиль.

Міцне зварне з'єднання утворюється в результаті виникнення металевих зв'язків між контактуючими поверхнями зварюваних деталей.

Високочастотне зварювання засноване на нагріванні металу пропусканням через нього струмів високої частоти з подальшим здавлюванням обтискними роликами. Таке зварювання може вироблятися з підведенням струму контактами і з індукційним підведенням струму. - зварювання ультразвуком, при якому нероз'ємне з'єднання металів утворюється при одночасному впливі на деталі механічних коливань високої частоти і відносно невеликих стискаючих зусиль. Цей спосіб застосовується при зварюванні металів, чутливих до нагріву, пластичних металів, неметалевих матеріалів. - зварювання вибухом засноване на впливі спрямованих короткочасних надвисоких тисків енергії вибуху порядку (100 ... 200) Х 108 Па на деталі, що зварюються.

Зварювання вибухом використовують при виготовленні заготовок для прокату біметалу, при плакіровці поверхонь конструкційних сталей металами і сплавами з особливими фізичним і хімічними властивостями, а також при зварюванні деталей з різнорідних металів і сплавів.