Газовая сварка

В зоне сварки основной и присадочный металл нагреваются до жидкого состояния за счет конвек­тивного теплообмена теплотой, которая выделяется в газовом кислороде. Передвижение газового пламени относительно сва­риваемых поверхностей вызывает движение сварочной ванны в том же направлении. В ее хвостовой части металл охлаждается и кристаллизуется, что приводит к образованию сварного шва.

В качестве горючего газа наиболее широко применяется ацетилен. В ядре (рис.6) вследствие нагрева происходит час­тичная диссоциация ацетилена.

В средней зоне ацетилен сгорает в первичном кислороде, т. е. в кислороде, поступающем через мундштук горелки. Из ре­акции видно, что сгорание ацетилена в этой зоне неполное: выделяются восстановительные газы СО. В факеле происходит догорание СО во вторичном кислороде, т. е. в кислороде, по­ступающем из окружающего воздуха: С удалением от ядра со­держание СО и Нг уменьшается, а СОг, НгО и Ог возрастает. Наиболее высокая температура (3200° С) развивается в сред­ней зоне на расстоянии 2—4 мм от ядра. Средняя зона характе­ризуется не только максимальной температурой.

Если ацетилен и кислород подаются в равных объемах, пламя называется нормальным (восстанови­тельным). Однако вследствие того, что кислород имеет примеси и в нем частично сгорает водород, практически нормальное пламя образуется при несколько большем содержании кислорода, а именно при соотношении. Когда соотношение газов р<1,05, пламя называется науглероживающим. В этом случае контур ядра становится менее резким, пламя приоб­ретает красноватый оттенок, увеличивается содержа­ние копоти. В сварочной зоне появляется свободный углерод, и она становится науглероживающей. При соотношении газов р> 1,25 пламя называется окисли­тельным. Ядро такого пламени и само пламя сокращаются по длине и приобретают голубоватый оттенок. Сварочная зона при этом носит окислительный характер.

Получили распространение и другие горючие газы — заменители ацетилена: пропан, бутан, смеси га­зов, природные газы. Однако при их горении наблюдаются менее высокие температуры и меньше вы­деляется теплоты в сварочной зоне. Так, максимальная температура в зоне ацетиленокислородного пламени равна 3200° С, а при использовании газов-заменителей она составляет 2000— 2500° С. Чтобы повысить эффективность нагрева, необходимо осуществлять специальные мероприятия: предвари­тельно подогревать газ-заменитель ацетилена, увеличивать объем подаваемого газа.

Сварка трением

В процессе взаимного скольжения двух заготовок, прижатых одна к другой силой Р>, на поверхно­стях скольжения возникает сила трения Т, для преодоления которой прилагается равное ей, но проти­воположно направленное тангенциальное усилие Р, (рис. 6). Почти вся работа, совершаемая силами трения, превращается в теплоту в тонких слоях металла вблизи к трущимся поверхностям непосредст­венно в зоне сварки. После нагрева заготовок до пластического состояния резко прекращается трение и производится дополнительное сжатие их (осадка) силой Р₂ с давлением, большим, чем при трении При этом развивается пластическая деформа­ция, которая приводит к измельчению зерен металла и к смятию поверхностных микровы­ступов.

Разрушение микровыступов происходит и в процессе трения. Имеющиеся на поверхно­стях оксидные пленки также разрушаются и выдавливаются из стыка. Указанные процессы приводят к тому, что со­прягаемые поверхности сближаются до меж­атомных расстояний, развивается физический контакт и образуются металлические связи между ювенильными (чистыми) поверхностя­ми.

При сварке трением получают равнопроч-

ные основному металлу соединения низко- и среднеуглеродистых, низко- и среднелегированных, жа­ропрочных сталей. Хорошо свариваются стали этих классов в различных сочетаниях, быстрорежу­щие стали Р9 и Р18 со сталями 40 и 40Х, алюминий с его сплавами, медь, латунь и другие цветные металлы.

Этим способом выполняют стыковые и Т-образные сварные соединения. Заготовки сплошного сечения сваривают при диаметрах 2,5-110 мм, а трубы - до 400 мм. Режимы сварки: давление при нагреве 10 — 200 МПа, давление при осадке 20 — 400 МПа, частота вращения заготовки 300—3000 об/мин. Продолжительность нагрева 1 -100 с, длительность осадки 1 - 10 с.

Сварка трением обладает следующими достоинствами, можно соединять не только однородные, но и разнородные металлы и сплавы; достигается большая производительность труда; в сравнении со сты­ковой контактной сваркой обеспечивается значительная экономия электроэнергии, равномерно загру­жаются фазы питающей сети, благоприятные санитарно-гигиенические условия. Схема машины для осуществления сварки трением представлена на рис.8.

Рисунок 8 - Схема машины для сварки трением: 1- пульт управления; 2 - аппаратура управления; 3 - двигатель при­вода вращения; 4 - клиноременная передача; 5 - пневмопривод управления цанговым зажимом; 6 - тормоз; 7 - муфта сце­пления; 8 — передняя бабка; 9 - цанговый зажим вращающейся заготовки; 10 - свариваемые заготовки; 11 - тисковый за­жим свариваемой заготовки осевого перемещения; 12 - задняя бабка; 13 - силовой цилиндр; 14 - пневмогидромультипли-катор

Сварка трением обладает следующими достоинствами: можно соединять не только однородные, но и разнородные металлы и сплавы; достигается большая производительность труда; в сравнении со стыковой контактной сваркой обеспечивается значительная экономия электроэнергии, равномерно за­гружаются фазы питающей сети, благоприятные санитарно-гигиенические условия.