Технологические основы сварки плавлением и давлением Лекция №1

Введение.

1802 г. Петров – открытие электрической дуги.

1889 г. Бенардос Н.Н– запантетовал сварку металлов электрической дугой между угольными электродами.

1891 г. Славянов Н.Г.– патент сварки металла плавящимся электродом.

1907 г. Кольберг – обмазка электродов и покрытые электроды.

1920 г. – открылась первая сварочная лаборатория, под руководством Вологодина.

1922 г. – под руководством Патона Е.О., ИЭС, АСФ, ЭШС, диффузионная сварка.

Бенардос Н. Н. Славянов Н.Г. Кольберг Оскар Патон Е.О.

1 Общие сведения.

Сваркой – называется процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между сварными частями с помощью общего или местного нагрева или пластичной деформации или того и другого вместе.

Энергия возбуждения – это энергия, при которой атомы приходят в возбуждение.

Энергия активации – это энергия, при которой электрон отделяется от атома (и атом становится ионом).

По ГОСТ 19521-79 все виды сварки разделяются на три класса по виду энергии активации:

1. термический класс;

2. термомеханический класс;

3. механический класс.

К термическому относятся – ЭШС, ЭДС, газовая, электронно-лучевая, лазерная, термическая.

К термомеханическому классу – все виды электроконтактной, дугопрессовой, газопрессовой и других сварок (диффузионная).

К механическому классу – холодная, трением, ультразвуком, взрывом и др..

Сущность сварки плавлением.

Состоит в том, что металл по кромкам свариваемых деталей расплавляется. Жидкий металл одной кромки соединяется с жидким металлом другой. Образуя жидкий объём общего металла, который называется сварочной ванной.

В сварочную ванну может так же входить электродный металл и присадочный металл.

Неразъёмное соединение получается в результате охлаждения и кристаллизации жидкого металла сварочной ванны, который после охлаждения называется сварочным швом.

Сущность сварки давлением.

Состоит в непрерывном или прерывистом пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей. Пластическое деформирование достигается статической или динамической нагрузкой, под которой кромки деталей сближаются на межмолекулярное расстояние. Для ускорения процесса сварку ведут с общим или местным нагревом.

Неразъёмные соединения образуются за счет установления физического контакта и химических связей между атомами соединяемых поверхностей.

Классификация способов сварки по следующим признакам:

1. По виду электрода: плавящимся, неплавящимся, металлом и не металлом;

2. По характеру воздействия дуги на основной металл: дуга прямого действия, косвенного действия, комбинированная (Рис 1.1);

Рис 1.1 Схемы сварочных дуг: а - прямого действия; б - кос­венного действия;

в – комбинированного действия (двумя электродами при трехфазном токе).

3. По виду дуги: свободной дугой, сжатой дугой;

4. По количеству электродов (с общим подводом тока): одноэлектродный, двух электродный и многоэлектродный вид сварки (Рис 1.2 слева).

5. По количеству дуг (с раздельным источником): однодуговая, двухдуговая и многодуговая (Рис.1.2 справа). Электроды могут быть установлены по ширине шва, по длине шва, быть наклонными и т. п.

6. По степени механизации: а) ручная; б) механизированная (полуавтоматическая); в) автоматическая.

7. По роду сварочного тока: на постоянном токе, на переменном токе, на трехфазном токе (см. рис. 1.1 в), импульсный.

8. По полярности постоянного тока: прямая и обратная полярность.

9. По способу защиты дугового пространства:

- без внешней защиты (самозащитная проволока);

- шлакогазовая защита (покрытыми электродами, порошковой, проволокой);

- под флюсом, по флюсу (полуоткрытая дуга);

- в защитных газах (инертные, активные, смесь газов);

- в вакууме;

- в контролируемой атмосфере;

- комбинированная;

Рис.1.2 Классификация способов сварки по количеству электродов и дуг.

10. По способу формирования обратной стороны шва и для предотвращения протекания жидкого металла в зазор (рис 1.3):

• на весу;

• на флюсовой подушке (рис 7, 8) и самоклеющихся флюсовых лентах (рис. 9);

• на подкладках съемных или остающихся (рис. 10) и для кольцевых швов (рис.11);

Рис. 1.3. Технологические приемы предотвращения протека­ния жидкого металла и шлака в зазоры при выполнении сварных угловых швов; на флюсовой подушке (а), с уплот­нением флюса асбестовым шнуром (б), с асбестовой набив­кой (в), по ручной подварке (г), на флюсомедной подклад­ке (д): 1 — мелкий флюс, 2 — флюсовая подушка, 3 — стальная труба, 4 — асбестовый шнур, 5 — асбест или паста, 6 — ручной подварочный шов, 7 — медная подкладка.

• со вставкой (РИС 12);

• с поддувом защитного газа (РИС 13).

11. По способу колебания дуги: с колебаниями электрода (простые или сложные), с колебаниями в магнитном поле.

12. По способу отклонения дуги (параллельно или перпендикулярно сварному шву).

Рис. 1.4. Сварка на флю­совой подушке: а) — плоских конструкций, б) — внутренних кольцевых швов (стрелками указаны направления перемещений). Где: 1 — изделие, 2 — флюс, 3 — воздушный шланг, 4 — ло­ток, 5 — профилированная гибкая лента, 6 — электрод.

Рис. 1.5. Флюсовая подушка с эластичным лотком для сварки кольцевых швов, где: 1 – тележка; 2 – диск флюсовой подушки; 3 – наклонная ось; 4 – пневмоцилиндр; 5 – ложемент; 6 – резиновая камера с флюсом; траверса.

Рис. 1.6. Самоклеящиеся гибкие флюсонесущие ленты для предотвращения протекания сварочной ванны.

Рис 1.7. Подкладки, применяемые при сварке стыковых швов: а - гладкая медная; б - флюсомедная; в — остающаяся стальная; г — сварка в замок.

Рис. 1.8. Неподвижные (а) и перекатывающиеся (б) флюсомедные подкладки в кольцевых стыковых соединениях, свариваемых под флю­сом односторонним швом.

Рис. 1.9. Сборка стыка труб с расплавляе­мой вставкой под ручную дуговую сварку.

Рис. 1.10. Приспособление для защиты обратной стороны шва аргоном, где: 1 — заглушки из резины; 2 — свариваемые трубы; 3 — резиновый рукав; 4 и 5 — тросик.

Лекция №2