Сварка вращающей дугой

Содержание

1. Вступление……………………………………………………………………………2

     2.Область применения

Сварка вращающей дугой……………………………………………………………………2

Сварка разнородных сталей………………………………………………………………….7

     3.Выбор основного или дополнительных материалов

Сварка вращающей дугой……………………………………………………………………3

    4.Принцып сварки

Сварка вращающей дугой……………………………………………………………………4

Сварка разнородных сталей………………………………………………………………….4

     5.Оборудование

Сварка вращающей дугой……………………………………………………………………4

Сварка разнородных сталей………………………………………………………………….8

 Литература…………………………………………………………………………… 9

Вступление

Сварка - один из ведущих  технологических процессов современной  промышленности, от степени развития и совершенствования которого во многом зависит уровень технологии в машиностроении, строительстве  и ряде других отраслей народного  хозяйства. Современная сварочная  наука и техника позволяют  надежно соединять детали любых  толщин и конфигураций - от деталей  мельчайших электронных приборов до гигантских частей машин и сооружений.

Сварка открыла возможность  коренного улучшения технологии производства всевозможных машин, приборов, строительных конструкций. Она способствует автоматизации и механизации  работ при их изготовления. Применение автоматов, полуавтоматов и машин  позволило высвободить для других нужд народного хозяйства целую  армию рабочих.

Современный уровень развития сварочной техники в нашей  стране - прочная база для еще  более широкого и эффективного использования  сварки как мощного средства значительного  повышения производительности труда, экономии металлов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве  и транспорте, повышения качества и удешевления продукции.

Для еще более успешного  развития сварочного производства необходимо ускорить создание совершенных систем автоматического управления сварочным  оборудованием, основанных на применении программирования и кибернетики; автоматических и поточных линий; высокопроизводительных сварочных машин и вспомогательного оборудования.

Границы применимости

Размеры: сварка замкнутых  швов стыкового соединения с отбортовкой двух кромок, угловые швы, швы торцовых соединений. Диаметр свариваемых деталей < 300 мм; толщина металла ≤ 2 мм.

Группы материалов: нелегированные и высоколегированные стали, цветные металлы.

Область использования: промышленность, выпускающая изделия  из гонкого листа; транспортные средства; приборостроение и производство емкостей.

Параметры: сила сварочного тока I_s = 100/1000, А, напряжение дуги U_s = 25/35B, продолжительность сварки от 0,3 до 10 секунд без перемещения свариваемого изделия.

Защитный газ: углекислый газ, аргон, газовая смесь. Расход защитного  газа 10 л/мин.

Электромагнитная  катушка: магнитодвижущая сила > 1000 А. Скорость вращения дуги от 50 до 300 об/cек.

Рис. 1. Схема газогенератора.

Положение шва при  сварке: плоскость вращения дуги.

Рис. 2. форма соединений

Оборудование

Источник питания  постоянный ток с крутопадающей внешней характеристикой, обратная полярность вспомогательного электрода, напряжение холостого хода U_x × _х > 80 В.

• Сварочные выпрямители.
• Сварочный преобразователь.
• Сварочный аппарат: установка для сварки вращающейся дугой со вспомогательным электродом.

Сварочные машины

Вспомогательные электроды  и систему катушек необходимо привести в соответствие со свариваемым изделием. Процессом сварки управляют с помощью электронных приборов. Зажигание дуги осуществляется с помощью осциллятора.

Принцып выполнения сварки

Нестабильность подводимой энергии  не должна превышать 10%, чтобы предотвратить появление дефектов сварки (проблема надежности соединения). Требуется тщательная подготовка стыка свариваемых кромок и допустимы лишь небольшие колебания длины дуги. Неравномерное распределение ферромагнитных масс, обусловленное формой свариваемой детали, может привести к искажению поля (например, при сварке соединений труба — фланец). Рабочие параметры сварки вращающейся дугой со вспомогательным электродом трубы размером 70×1 мм (соединение встык с отбортовкой кромок — типа трубопровода):

Рабочие параметры сварки вращающейся  дугой со вспомогательным электродом
Сварочный ток Is, A ………………………………………………	250 — 300	500 — 700
Продолжительность сварки ts,с ……………………….	6 — 9	1,5 — 2
Сила тока электромагнитной катушки Ik, A………	12	12
Расход защитного газа (аргона), л/мин……………	10	10

Данный способ сварки экономически особенно оправдан при  массовом производстве изделий.

Присадочные материалы

Защитный газ; углекислый газ по TGL 2968, аргон по TGL 12534. Другие присадочные материалы не требуются.

 

Сварка разнородных  сталей

Принцип сварки трением

Сварка трением использует нагрев металла при трении. При  сварке трением в основном сваривают  детали круглого сечения. Детали закрепляются в зажимах машины для сварки трением, прижимаются друг к другу под  усилием и приводятся во вращение с относительной скоростью 700— 6000 об/мин. Вращение может быть как одной  детали так и двух сразу. Торцы  стержней, при сварке трением, быстро разогреваются, после чего следует  быстрая осадка. Способ находится  еще в начальной стадии развития, но уже широко используется в производстве сварного металлорежущего инструмента  для соединения режущей части  с державкой. Сваркой трением легко свариваются разнородные металлы, тугоплавкие металлы.

Процесс образования сварного соединения:

1. Вследствие действия сил трения сдираются оксидные плёнки;
2. Наступает разогрев кромок свариваемого металла до пластичного состояния, возникает временный контакт, происходит его разрушение и высокопластичный металл (металл шва) выдавливается из стыка;
3. Прекращение вращения с образованием сварного соединения.

Сварка трением является разновидностью сварки давлением, при  которой механическая энергия, подводимая к одной из свариваемых деталей, преобразуется в тепловую; при  этом генерирование теплоты происходит непосредственно в месте будущего соединения.

 

Рис.2 Схема сварки трением

 

 

Возможность соединения разнородных металлов с  образованием прочных связей определяется прежде всего физико-химическими  свойствами соединяемых металлов и  применяемой технологией сварки. Физические свойства металлов, от которых  зависит их свариваемость, могут существенно отличаться. В табл. 1 приведены некоторые физические свойства металлов, наиболее часто встречающиеся в комбинированных соединениях. Соединяемые разнородные металлы могут быть одной основы (например, перлитная сталь + аустенитная сталь) и различной основы. Металлургические процессы сварки разнородных металлов, особенно с различной основой, более сложны и менее исследованы, чем процессы сварки однородных металлов.

Решающее  влияние на свариваемость разнородных  металлов оказывает металлургическая совместимость, которая определяется взаимной растворимостью соединяемых  металлов и в жидком, и в твердом  состоянии, а также образованием хрупких химических соединений —  интерметаллидов. Практически не свариваются  плавлением металлы и сплавы, которые не могут взаимно растворяться в жидком состоянии, например железо и магний, чистые свинец и медь, железо и свинец и др. При расплавлении таких пар металлов образуются несмешивающиеся слои, которые при последующем затвердевании могут быть сравнительно легко отделены друг от друга. Образуют сварные соединения металлы и сплавы, в состав которых входят элементы, обладающие неограниченной взаимной растворимостью не только в жидком, но и в твердом состоянии, т. е. образующие непрерывный ряд твердых растворов.

Взаимная растворимость элементов  определяется подобием кристаллических решеток растворителя и растворяемого компонента, разницей в атомных радиусах компонентов и величиной электроотрицательности, характеризующей энергию связи между двумя элементами.

       При сварке металлов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии или сплавов, содержащих ограниченно растворимые леги рующие элементы и примеси, возможность образования качествен ного соединения зависит от степени развития внутрикристалличе-ской ликвации в процессе первичной кристаллизации металла шва и от характера последующих фазовых и структурных превращений в нем в твердом состоянии. Некоторые фазовые и структурные превращения, протекающие в полиморфных металлах и сплавах в процессе охлаждения твердого раствора, при сварке могут приводить к образованию холодных трещин. Как правило, такие превращения сопровождаются значительными искажениями кристаллической ре шетки и объемными изменениями (мартенситное превращение в ста' лях перлитного и мартенситного классов, гидридное превращение в титане и его сплавах).

Образование горячих трещин при сварке разнородных металлов менее характерный дефект, так как обычно предусматриваются мерьг предотвращения их появления. При сварке металлов, сильно: различающихся тепловыми свойствами (теплопроводностью, температурой плавления), возникают трудности, связанные с различиями в площади проплавления, обусловленными различными теплоемкостью, охлаждающей способностью. Кроме того, различия в магнитных свойствах приводят к изменениям глубины проплавления и стабильности горения дуги, что затрудняет получение однородной зоны сварки. Поэтому необходимо уделять внимание предварительному нагреву, способам перемещения электродов, образованию Дуги.

Правильный  выбор способа, режимов и технологии сварки в сочетании с металлургическими  средствами воздействия в большинстве  случаев позволят полностью устранить  или свести к минимуму вредные  последствия ограниченной растворимости.

 Важен правильный выбор способа сварки разнородных сочетаний металлов: иногда данное сочетание металлов трудно выполнить одним способом, но применение другого может обеспечить необходимые служебные характеристики соединения. Естественно, что выбор способа обусловлен конструкцией изделия в целом.

Наряду  с известными, традиционными способами  сварки при соединении разнородных  металлов применяют специальные, такие, как термокомпрессионную, магнитно-импульсную, инерционную. Своеобразным способом соединения разнородных металлов является сварка-пайка, осуществляемая как непосредственно, так и с предварительным нанесением покрытий на один из металлов (гальваническим путем или путем горячего погружения).

       

            Соединение разнородных металлов в твердом состоянии. Основные виды сварки давлением холодная (в том числе прокатка), прессовая, трением, диффузионная, ультразвуковая, взрывом, сопротивлением, магнитно-импульсная и др. Они по существу отличаются друг от друга только характером приложения давления и тем, подогреваются ли свариваемые металлы до сварки или в процессе ее. Почти во всех случаях параметрами, определяющими процесс соединения, являются давление, температура и длительность их воздействия. За исключением сварки сопротивлением, при сварке давлением не происходит плавления, или если и происходит, то расплав выдавливается наружу, так что в конечном счете при сварке давлением происходит соединение на поверхности твердого тела. Следовательно, в этом случае почти не доставляет беспокойства охрупчивание швов, обусловленное образованием химических соединений, которое представляет проблему при сварке плавлением. Таким образом, остаются только проблемы, связанные с различием коэффициентов термического расширения, но при принятии надлежащих мер получить надежное соединение сравнительно легко. Недостаток сварки давлением ограничение по размерам и форме соединяемых деталей. Рассмотрим применимость различных способов сварки давлением разнородных металлов.

Холодная сварка представляет собой соединение однородных или разнородных металлов при температуре ниже минимальной температуры рекристаллизации; сварка происходит благодаря пластической деформации свариваемых металлов в зоне стыка под действием механического усилия.

Практическое значение этого способа  состоит не только в больших его возможностях получать высокопрочные соединения без нагрева, но и в развитии новых комбинированных процессов, связанных с минимальным нагревом и интенсивной деформацией. Особенно велико преимущество холодной сварки перед другими при соединении разнородных металлов, чувствительных к нагреву или образующих интер металлиды. Сначала холодную сварку применяли преимущественно для соединения алюминия, меди и алюминия с медью. В настоящее время количество соединяемых металлов возросло.

Сварка  трением — соединение однородных или разнородных металлов в процессе прижатия свариваемых поверхностей друг к другу с одновременным развитием трения скольжения. В отличие от других способов сварки этот способ не требует подачи теплоты от внешнего источника нагрева, а осуществляется за счет выделения теплоты на самих соединяемых поверхностях. Благодаря этому достигается замечательный эффект при сварке разнородных металлов. В некоторых случаях сварка трением может быть применена даже к комбинациям металлов, образующих между собой интерметаллические соединения. Однако в настоящее время для применения сварки трением необходимо, чтобы по меньшей мере один из соединяемых узлов имел круглое сечение, например, представлял собой круглый стержень или трубу.