Газовая сварка

Кромки металла нагреваются выходящим из горелки пламенем, получаемым при сгорании горючего газа в смеси с кислородом. Для формирования шва применяют присадочную проволоку.

Тепловая мощность пламени невелика, поэтому газовую сварку применяют для сваривания деталей из цветных металлов и сплавов. Также применяется газовая резка.

• горючие газы (ацетилен С₂Н₂)

• инжекторная горелка

СаС₂+ Н₂ОС₂Н₂+ Са (ОН)₂

1кг 200 л

Для выполнения газовой сварки горючие газы транспортируются в специальных баллонах: С₂Н₂– 16 ат., О₂– 150 ат.

Рис. 39. Зоны горения пламени: 1 – зона воспламененияT1000C, 2 - сварочная зона T3000C, 3 - зона догорания T2000C

Электро-контактная сварка

При прохождении тока большой силы через заранее сжатые детали в месте контакта между ними выделяется теплота. Под ее воздействием металл нагревается до пластического состояния или плавления и после охлаждения обращается соединительный элемент.

Рис. 40. Схема электро-контактной сварки: 1,2 – свариваемые заготовки, 3 – электроконтакты, 4 – токоподводящие провода, 5 – источник питания

R_общ= 2R_к+ 2R₃+R_с;

R_c >> 2R_к + 2R₃,

где R_c - сопротивление по стыку заготовок.

Процесс сварки произойдет в том месте заготовки, в котором будет выделено максимальное количество тепла (Q= 0,24I²RT)I-const,R– сопротивление, Т – время

Виды брака при сварке

1. подрезы

Причина: нарушение технологии сварки по подбору сварочного тока.

2. непровары

Причина: 1)неправильно выбранный зазор между материалами; 2) низкий сварочный ток

3. трещины:

• горячие, образуются в момент перехода материала из жидкого в твердое состояние, т.е. в процессе кристаллизации, а также в результате быстрого охлаждения сварного шва до T700C.

• холодные, образуются при Т<700Cвследствие высокого напряженного состояния сварочной зоны.

4. газовые поры

Причина: 1) сварка во влажной атмосфере; 2) использование электродов с высокой влажностью покрытия; 3) высокая температура расплава, что вызывает повышенную растворимость газов из атмосферы.

5. неметаллические включения (оксиды, сульфиды, нитриды)

Причина: 1) плохая подготовка кромок соединяемых заготовок; 2) нарушение технологии сварки по подбору тока и времени

6. межкристаллитная коррозия

Этот вид брака наблюдается только при сварке нержавеющих марок стали.

Его можно устранить путем нагрева сварного изделия до Т1000-1100C, при которой происходит распадCr₂₃C₇, после чего выполняют охлаждение в воде.

Для предупреждения этого вида брака необходимо применять стали, которые дополнительно легированы TiиNiили использовать сталь с низким содержанием углерода.

7. отбел

Данный вид брака наблюдается только при сварке изделий из чугуна. Он характеризуется наличием твердой и прочной зоны в сварном соединении, структура сварного шва соответствует структуре белого чугуна, который имеет высокую твердость и износостойкость.

Этот вид брака устраняется путем уменьшения скорости охлаждения сварного шва или путем высокотемпературной химической обработкой.

Контроль сварных соединений

Цель – выявление недопустимых дефектов сварных соединений, а также оценка комплекса физико-механических свойств сварного шва. При подборе технологии сварки в обязательном порядке на первом этапе выполняются контрольные сварные соединения. Из данных соединений изготавливают стандартные образцы для различных видов испытания, а именно не менее двух образцов на растяжение, двух на изгиб, трех на ударную вязкость.

При исследовании свойств таких соединений рабочая зона образца должна включать зону сварки, а в случае исследования сварных швов из нержавеющих марок стали рабочая зона должна включать и зону термического влияния (для выявления межкристаллитной коррозии).

Все методы контроля можно разделить на 2 группы:

1. разрушающие

2. неразрушающие

Разрушающие методы:

(металлографические исследования, испытания на механические свойства, испытание на межкристаллитную коррозию)

а) для проведения металлографических исследований от изделия проводят отбор образца, причем в обязательном порядке он должен включать сварной шов и зону термического влияния. Для проведения исследований подготавливают микрошлиф. Приготовленный микрошлиф рассматривают под микроскопом при увеличении 100 или 400 раз. При этих исследованиях определяют: 1) микроструктуру 2) степень загрязнения (сульфиды, нитриды, окислы) 3) наличие трещин 4) размер зерна.

б) испытания на механические свойства

Основные показатели, определяемые при этом виде испытаний: прочность, пластичность и ударная вязкость. Из контрольных сварных соединений или из сварных изделий изготавливают стандартные образцы для испытания на растяжение, на изгиб и на ударную вязкость. Эти образцы в рабочей части должны иметь зону сварного шва, а для нержавеющих марок стали и зону термического влияния.

Количество образцов для испытания должно быть: по 2 – на растяжение и изгиб, и 3 на ударную вязкость.

При несоответствии НТД хотя бы по одному из показателей испытание проводится повторно. Если при повторных испытаниях получили отрицательный результат – вся партия сварных изделий забраковывается.

в) испытание на межкристаллитную коррозию

Для проведения испытания от стали производится отбор контрольного образца, который нагревается до Т=1100С, затем охлаждается в воде, а потом подвергается нагреву и выдержке при Т=650С. После чего приготавливается микрошлиф и проводится просмотр под микроскопом на наличие МКК.

Неразрушающие методы контроля:

Визуальный и измерительный - этот метод является первоочередным при оценке качества сварного шва. Для проведения визуального контроля зона сварного шва и прилегающего участка на расстоянии не менее 20 мм подвергается зачистке. Контроль проводится с двух противоположных сторон сварного шва. При невозможности контроля с внутренней стороны оценка качества ведется другим методом.

Визуальным контролем выявляются поверхностные дефекты, а путем измерительного контроля оценивают смещение кромок соединяемых материалов, а также толщину стенок в месте наличия подрезов и кратеров.

Контроль стилоскопированием – определяют наличие, а также количество легирующих элементов в сварном шве и свариваемых материалов. Этот вид контроля также применяют для контроля свариваемых материалов на наличие легирующих элементов.

Контроль твердости – подвергают сварные швы, выполненные электродами из легированных сталей, а также изделий в упрочненном состоянии, подвергаемых сварке.

Ультразвуковой контроль – предназначен для выявления внутренних дефектов (трещины, поры, неметаллические включения), а также для определения толщины изделия. Все сварные швы должны быть проконтролированы на наличие недопустимых дефектов.

Радиографический – предназначен для обнаружения внутренних дефектов.

Гидравлические методы контроля – этот контроль проводится с применением жидких сред при строго определенном давлении (Р_проб=1,5 Р_расч)