
- •Конспект лекций по сварке доцента каф. 104 Варухи н. А.
- •1Введение
- •1.1Краткие сведения из истории сварки.
- •1.2Классификация сварки.
- •Определение сварки по госТу.
- •Определение пайки по госТу.
- •2Процессы нагрева при сварке.
- •2.1Общие сведения о нагреве при сварке и источниках нагрева.
- •2.2Пламя газовой горелки.
- •2.3Электрическая дуга.
- •2.4Струя плазменной горелки.
- •2.5Электронный луч.
- •2.6Луч лазера.
- •2.7Трение как источник тепла при нагреве.
- •2.8Джоулево тепло при сварке.
- •2.9Основные законы, используемые для определения температуры при сварке.
- •3Виды сварки термического класса
- •3.1Дуговая сварка (дс).
- •3.1.1Классификация дуговой сварки.
- •3.1.2Дуга как источник нагрева при дс.
- •3.1.3Вольтамперная характеристика дуги (вахд).
- •3.1.4Источники питания (ип) для дуговой сварки.
- •3.1.5Требования к ип
- •3.1.6Источники питания переменного тока для рдс (сварочные трансформаторы).
- •Сварочный трансформатор с магнитным шунтом.
- •Сварочный трансформатор с подвижными вторичными обмотками.
- •3.1.7Источники постоянного тока для дуговой сварки.
- •3.2Дуговая сварка в среде защитных газов
- •3.2.1Виды газовой защиты
- •Защитные свойства различных газов
- •3.2.2Электродные сварочные материалы
- •3.2.3Cварка в инертных газах
- •Основные параметры аргонодуговой сварки
- •Достоинства и недостатки аргонодуговой сварки
- •Область применения аргонодуговой сварки
- •Дуговая сварка в среде гелия
- •3.2.4Сварка в активных газах Дуговая сварка в среде углекислого газа
- •3.2.5Атомно-водородная сварка
- •3.3Плазменная сварка Сущность плазменной сварки, схема плазмотрона
- •Область применения плазмотронов, достоинства и недостатки плазменной сварки
- •3.4Электрошлаковая сварка
- •3.4.1Параметры режима электрошлаковой сварки
- •3.4.2Оборудование для электрошлаковой сварки
- •3.4.3Достоинства электрошлаковой сварки
- •3.4.4Недостатки электрошлаковой сварки
- •3.4.5Область применения электрошлаковой сварки
- •3.5Электронно-лучевая сварка
- •3.5.1Оборудование для электронно-лучевой сварки
- •3.5.2Достоинства электронно-лучевой сварки
- •3.5.3Недостатки электронно-лучевой сварки
- •3.6Лазерная сварка
- •3.6.1Свойства лазерного излучения
- •3.6.2Сварочные установки с твердотельным лазером
- •3.6.3Сварочные установки с газовым лазером
- •3.6.4Достоинства и недостатки лазерной сварки
- •3.6.5Область применения лазерной сварки и резки
- •4Ермомеханический класс
- •4.1Контактная сварка
- •4.2Контактная точечная сварка
- •4.2.1Основные параметры режима точечной сварки
- •4.2.2Влияние основных параметров режима точечной сварки на прочность сварной точки
- •4.2.3Шунтирование тока
- •4.2.4Разновидности точечной сварки
- •4.2.5Оборудование для точечной сварки
- •4.2.6Низкочастотные машины
- •4.2.7Конденсаторные машины для точечной сварки
- •4.2.8Клеесварные соединения
- •4.3Kонтактная шовная сварка
- •4.3.1Требования к конструированию узлов и деталей под контактную точечную и шовную сварку
- •4.3.2Особенности точечной и шовной сварки отдельных металлов и сплавов
- •4.4Контактная стыковая сварка
- •4.4.1Стыковая сварка сопротивлением
- •4.4.2Стыковая сварка оплавлением
- •4.4.3Машины для стыковой сварки
- •4.4.4Проектирование узлов и деталей под стыковую сварку
- •4.4.5Конструкция и проектирование оснастки
- •4.5Диффузионная сварка
- •4.5.1Технологические особенности диффузионной сварки.
- •4.5.2Защитные среды при диффузионной сварке
- •4.5.3Особенности диффузионной сварки различных материалов
- •4.5.4Оборудование для диффузионной сварки
- •4.6Индукционно-прессовая сварка
- •5Механические виды сварки
- •5.1Холодная сварка.
- •5.2Сварка трением.
- •5.3Ультразвуковая сварка.
- •5.2. Схема установки для сварки ультразвуком: 1 – магнитострикционный преобразователь; 2 – волновод; 2 – наконечники; 4 – свариваемые детали.
- •5.4Сварка взрывом.
- •5.5Магнитоимпульсная сварка.
- •6.1Сущность процесса пайки металлов
- •6.2Припои для пайки.
- •6.3Способы пайки.
- •6.3.1Способы по формированию паяного шва. Капиллярная пайка готовым припоем.
- •Контактно - реактивная пайка.
- •Диффузная пайка.
- •Реактивно-флюсовая пайка.
- •Композиционная пайка.
- •Прессовая пайка.
- •Некапиллярная пайка
- •6.3.2Способы пайки по устранению окисной пленки Флюсовая пайка
- •Безфлюсовая пайка
- •Абразивная пайка
- •6.3.3Способы пайки по нагреву Пайка в печах
- •Пайка в соляных электрических печах-ваннах.
- •Пайка погружением в расплавленные припои.
- •Газопламенная пайка.
- •Пайка индукционная.
- •Электродуговая пайка.
- •Пайка световым и инфракрасным лучами.
- •Пайка лучом лазера.
- •Пайка электронным лучом
- •Пайка паяльником.
- •Электролитная пайка
- •Экзотермическая пайка
- •7Контроль качества сварных соединений
- •7.1Методы контроля и управления качеством сварных соединений.
- •7.1.1Факторы качества сварных соединений.
- •7.1.2Типы и виды дефектов.
- •7.1.3Классификация методов контроля.
- •7.2Физические методы неразрушающего контроля.
- •7.2.1Радиационные методы контроля. Физические основы и классификация методов.
- •7.2.2Радиографические методы контроля.
- •7.2.3Радиоскопические методы контроля.
- •7.2.4Радиометрические методы контроля.
- •7.3Ультразвуковые методы контроля.
- •7.3.1Физические основы и классификация методов.
- •7.3.2Особенности ультразвукового контроля сварных соединений.
- •7.4Магнитные и электромагнитные методы контроля.
- •7.4.1Физические основы и классификация методов.
- •7.4.2Магнитные методы контроля.
- •7.5Капиллярные методы контроля.
- •7.6Методы контроля сварных соединений течеисканием.
- •7.7Статистические методы управления качеством сварки.
Пайка световым и инфракрасным лучами.
Нагрев сфокусированным световым лучом обеспечивает бесконтактный подвод энергии к паяемому металлу, возможность пайки через оптически прозрачные оболочки в контролируемой атмосфере или в вакууме, легко поддается регулированию и контролю.
В качестве источников световой энергии используют мощные дуговые, ксеноновые лампы и менее мощные ионные и галогенные кварцевые лампы инфракрасного излучения.
Для концентрации световой энергии в зоне пайки применяют оптическую систему, состоящую из эллиптического зеркального отражателя, контротражателя, конденсатора. В зависимости от производ-
ственной задачи применяют точечные или щелевые конденсаторы.
Пайка лучом лазера.
Световой луч лазера характеризуется монохроматичностью, когерентностью, параллельностью и высокой плотностью энергии, что позволяет сфокусировать луч лазера в пятно диаметром 1 - 10 мкм без существенной потери энергии и получить плотность энергии в фокусе 109 Вт/см2. Применяя лазер для нагрева зоны пайки, можно обеспечить минимальное нарушение состояние основного металла рядом с паяным швом, паять тончайшие детали, например, в микроэлектронике.
Пайка электронным лучом
Нагрев под пайку электронным лучом позволяет предельно сократить продолжительность взаимодействия расплавленного припоя с паяемым металлом. Пайка производится в вакуумных камерах, что позволяет паять изделия из активных и тугоплавких металлов.
Для точечной пайки обычно применяют расфокусированный электронный пучок, для нагрева всего паяемого изделия применяют сканирующий пучок электронов, например, сканирование пучка электронов по всей поверхности паяемой сотовой панели.
Пайка паяльником.
При пайке легкоплавкими припоями чаще всего используют паяльники. Наконечник паяльника обычно изготовляют из меди, для уменьшения химической эрозии медных наконечников иногда применяют металлические покрытия из железа, никеля, нихрома, серебра. Наконечники паяльников выполняют различной формы - торцевыми, молотковыми, фасонными. Чем массивнее паяемая деталь, тем больше требуется масса паяльника (до 2 кг).
По способу нагрева паяльники делят на три группы: периодического нагрева в пламени паяльной лампы, газовой горелки, в горнах, в печах; непрерывного нагрева пламенем горелки, работающей на горючих газах или жидком топливе; электрического нагрева от нихромовой спирали, расположенной внутри или снаружи медного сердечника, или от дуги, горящей между угольным электродом и медным сердечником.
Электролитная пайка
Пайка в электролитах основана на явлении нагрева катода, погруженного в электролит при протекании через него электрического тока. Анодом служит металлическая ванна, наполненная водным раствором электролита. Наиболее пригодны электролиты, в которых при небольших плотностях тока происходит обильное выделение водорода вокруг катода. В качестве электролитов используют водные растворы солей, кислот, щелочей (Na2CO3, N2SO4,NaOH, KOH, HCl и др.).
При прохождении тока через электролит вокруг паяемой детали (катода) образуется своеобразная "рубашка" из паров воды и водорода, которая разрывает сплошной контакт жидкого электролита с катодом. Ток большой плотности проходит на катод через тонкие мостики жидкого электролита. Слой газа возле катода начинает светиться вследствие искровых разрядов между газом и катодом. Ионы водорода бомбардируют катод, отдавая ему кинетическую энергию. Вследствие этих явлений происходит интенсивный нагрев катода.
Режим нагрева в электролитах зависит от состава и температуры электролита, напряжения и плотности тока, времени нагрева. Температура нагрева катода в электролите может быть достаточно высокой (1500°С).
При нагреве в электролитах наблюдается неравномерность плотности тока на поверхности катода, особенно на деталях сложной формы. Высокая плотность тока наблюдается на острых кромках и выступающих частях нагреваемой детали, которые могут оплавляться. Для выравнивания плотности тока на поверхности детали сложной формы экраны из огнеупорных электроизоляционных материалов.
Пайка в электролите дает возможность паять разнородные металлы, окислы которых способны восстанавливаться в среде водорода. Большая скорость нагрева, автоматизация процесса может обеспечить большую производительность при высоком качестве паяных соединений.
Этот способ пайки целесообразно применять для мелких и простых по форме деталей.