19. Способы получения неразъемных соединений: сварка, пайка и склеивание. Их сущность, назначение и применение. Недостатки и преимущества сварки, пайки и склеивания.

Неразъемные соединения могут быть монолитными (сплошными) и немонолитными.

Монолитные соединения получают сваркой, пайкой или склеиванием.

Сварка – это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между соединяемыми деталями при их местном нагреве, пластической деформации или одновременным действием того и другого.

Сваркой можно соединять однородные и разнородные материалы, сплавы, некоторые керамические материалы и пластмассы. Неразъемные монолитные соединения образуемые при сварке наз-ся сварным соединением.

Преимущество сварки:

-высокая производительность и прочность сварных соединений, часто достигающие прочности основного металла.

Недостатки

-высокая стоимость спец. Оборудования, необходимость нагрева металла до высоких температур или прилож. Высокого давления.

Пайка

При пайке соединение производится при помощи относительно легкоплавкого материала который называется припоем. Температура плавления припоя должна быть ниже, чем у соед-х деталей. Расплавленный припой наносится на хорошо зачищенные кромки соед-х деталей, смачивают их и после затвердевания образуют соединение. Обычно основой припоя служат олово, медь, алюминий.

Преимущество:

-относительно небольшой нагрев металла, возможность механизации, достаточная прочность соединения.

Недостаток:

-высокая стоимость припоев, необходимость точной пригонки и тщательной очистки соед-х поверхностей.

От сварки пайка отл-ся тем, что осн. Металл не плавится, а смачивается легкоплавким припоем, от склеивания пайка отличается наличием взаимодействия припоя с основным металлом и характером затвердевания припоя. Слой расплавленного припоя практически не оказывает сопротивлений сдвигу, прочность соединения возрастает скачком при затвердевании припоя.

Склеивание.

Склеивание – это самый универсальный способ соединения ТВ. Материалов за счет сил молекулярного сцепления.

Наиболее широко распространяется клей из разл. Орган. Соединений. Клей вносится между соединяемыми частями, обычно в жидком виде, реже в виде порошка или пластины, размягчаемых при нагревании. Введенный жидкий клей вследствие испарения растворителя или протекания разл. Химических реакций постепенно затвердевает. В отличие от припоев клей с самого начала обладает некоторой незначительной прочностью, позволяющей удерживать соединяемые детали в определ. Положении. По мере затвердевания прочность постепенно возрастает. Клей не взаимодействует с материалом соединяемых деталей.

Преимущество:

- простота, невысокая стоимость и универсальность

Недостаток:

- относительно невысокая прочность соединения.

20. Понятие сварки. Место и роль сварки в машиностроении. Физико-химические основы образования сварного соединения. Классификация способов сварки по виду вводимой энергии.

Процесс образования соединения происходит в 3 стадии.

На 1 стадии достигается физический контакт, т.е. осуществляется сближение соед-х деталей на расстояние необходимое для межатомного взаимодействия. На 2 стадии происходит хим. Взаимодействие и заканчивается процесс образования прочного соединения. В микрообъемах материала процесс сварки завершается 3 стадией – диффузией. Для качественного соединения материалов необходимо обеспечивать контакт по большей части соединение поверхности и их активации.

Активация состоит в том, что поверхностным атомам сообщается некоторая энергия необходимая для разрыва связей между этими атомами и основным металлом. Уровень энергии поверхности металла повышается до уровня энергетического барьера схватывания. Такая энергия может быть сообщена либо в виде теплоты, либо в виде упругопластической деформации.

Классификация способов сварки:

По виду вводимой энергии все сварочные процессы разделяют на 3 группы:

1. Термические способы сварки (сварка плавлением) – электродуговая, электрошлаковая, газовая, лазерная и др.

К термическим способам относят процессы, осуществляемые без давления при котором тепловая энергия вводится в стык через расплавленный металл.

2. Термомеханические способы сварки (контактная, диффузионная, прессовая и др.)

К термомех. Относят процессы протекающие с введением теплоты и механ. Энергией сил давления. При этом сварка может проводиться как сплавлением основного металла, так и в твердом состоянии. Теплота может выделяться при протекании электрического тока в газоплазменном или индукционном нагреве.

3. Механические способы сварки (холодная, ультразвуковая, сварка трением, сварка взрывом). Механ. Процессы сварки протекают при введении мех. Энергии сил давления сдвига или трения. Они используют эффект преобразования мех. Энергии в тепловую, вблизи контакта соедин. деталей.

Вопрос №21

Термические способы сварки. Процесс образования соединения при сварке плавлением. Электрическая дуговая сварка. Сущность. Виды электродуговой сварки (сварка неплавящимся и плавящимся электродом дугой прямого действия, сварка косвенной дугой, сварка трехфазной дугой): схемы включения заготовок и электродов в цепь электрического тока. Понятие о внешней вольт-амперной характеристике источников питания сварочной дуги.

При сварке плавлением место соединения деталей доводится до жидкого состояния подводимой теплотой, при этом происходит локальное расплавление металла. Расплавившийся основной и доп материал сливаются в особую сварочную ванну и при остывании образуют твердую поверхность свариваемых деталей. Жидкий расплав металла, после прохождения электрода, начинает кристаллизоваться(рис) и после завершения кристаллизации сварного шва образуеться соединение имеющее литую структуру.

Электродуговая сварка

Сварка неплавящимся электродом с присадочным материалом

Сварка плавящимся электродом

Сварка косвенной дугой

Сварка трехфазной дугой

Эл дуга – мощьный стабильный разряд в ионизированной атмосфере газов и паров металла.

1 – с повышением тока увеличиваеться степень ионизации дуги и напряжение для его поддерживания снижается пропорционально. 2 – сила тока возрастает сечение дуги при этой плотности тока и напряжении дуги остаются постоянными. 3 – при повышении тока растет сечение дуги, но ограничиваеться сечением электрода, в результате чего плотность тока возрастает.

22. Понятие внешней вольт-амперной характеристики источников питания сварочной дуги. Сварочный трансформатор с отдельной дроссельной катушкой: схема, вольт-амперная характеристика, регулирование сварочного тока.

Внешней характеристикой источника называется зависимость напряжения на его выходных клеммах от тока в электрической цепи. Внешние характеристики могут быть следующих основных видов: падающая 1, пологопадающая 2, жесткая 3 и возрастающая 4 (рис. а). источник тока выбирают в зависимости от вольт-амперной характеристики дуги, соответствующей принятому способу сварки. Для питания дуги с жесткой характеристикой применяют источники с падающей или пологопадающей внешней характеристикой (ручная дуговая сварка, автоматическая под флюсом, сварка в защитных газах неплавящимся электродом).

Устойчивость горения дуги и стабильность режима сварки зависят как от условий существования дугового разряда, так и от свойств и параметров источников питания и, в первую очередь, от внешней характеристики источника.

Для питания дуги с жесткой характеристикой применяют источники с падающей или пологопадающей внешней характеристикой(РДС, автоматическая под флюсом, сварка в защитных газах НПЭ).

Существуют два основных принципа построения сварочных трансформаторов: с нормальным магнитным рассеянием и дополнительным индуктивным сопротивлением — дросселем и с искусственно увеличенным магнитным рассеянием.Трансформаторы первой группы бывают двух основных типов: а) в двухкорпусном исполнении с отдельным дросселем (рис. 8—10, а) между обмотками трансформатора 1 и дросселя 2 имеется только электрическая связь, а величина сварочного тока

изменяется путем изменения воздушного зазора 3 в магнитопро-воде дросселя; б) в однокорпусном исполнении (рис. 8-10, б) между обмотками трансформатора и дросселя существует как электрическая, так и магнитная связь; трансформаторы этого типа экономичнее и удобнее в эксплуатации.В трансформаторах второй группы (в однокорпусном исполнении) необходимые внешние характеристики создаются за счет изменения реактивного сопротивления трансформатора. Это достигается за счет принудительного изменения расстояния между первичной 4 (рис. 8-10, в) и вторичной 5 обмотками или за счет изменения величины рассеяния магнитосиловых линий при помощи магнитного подвижного шунта 6 (рис. 8-10, г), вводимого в зазор между удаленными друг от друга обмотками 4 и 5.