Сварка в машиностроении

План:

1. Введение
2. Основные сведения
3. Оборудование для сварки под слоем флюса
4. Элементы оборудования рабочего места
5. Общие требования для автоматической и  полуавтоматической сварки под слоем флюса
6. Требования, предъявляемые к источникам переменного сварочного тока
7. Дефекты, образующиеся при сварке под слоем флюса
8. Особенности автоматической электродуговой сварки под слоем флюса в сопоставлении с ручной сваркой
9. Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

   Сварка – экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения.   

   Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на растояния, сопостовимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.  

     В зависимости от формы энергии, используемой для образования

сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический,

термомеханический и механический.     

 К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно – лучевая, лазерная, газовая и др.).     

 К термомеханическому  классу относятся виды сварки,

осуществляемые  с использованием тепловой энергии  и давления (контактная,

диффузионная  и др.).    

 К механическому классу  относятся виды сварки,

осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая,

взрывом, трением, холодная и др.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные сведения

 Способами сварки без  внешней защиты дуги и сваркой под флюсом в  народном хозяйстве страны выполняется  наибольший объем сварочных и наплавочных работ. В сварке под слоем флюса источником тепла является дуга, горящая между электродом и основным металлом. Дуга погружена под слой гранулированного флюса. Непрерывно подающийся флюс защищает основной металл от окисления до его остывания. Некоторая часть флюса плавится и образует защитный шлак над сварной ванной. Для удаления

 

 

оставшегося после сварки флюса используется вакуумный насос. Собранный флюс используется повторно.

Сварка под слоем  флюса в основном автоматический или полуавтоматический процесс. Вид автоматической сварки обеспечивает высокую производительность (до 40 кг в час) и качество сварного шва. Для этого процесса следует правильно выбрать напряжение и скорость подачи электрода. Значение этих параметров должно обеспечивать горение дуги под слоем флюса, но в то же время на определенной высоте над основным металлом. 

При автоматической сварке механизированы все основные рабочие  движения и операции: возбуждение  и поддержание горения дуги, подача электрода, перемещение электрода вдоль свариваемых кромок со скоростью сварки, защита дуги и сварочной ванны от действия воздуха (по необходимости), колебательные движения электрода (по необходимости), прекращение процесса сварки и заварка кратера в конце шва и пр. В связи с

этим различают инструмент и приспособления для ручной сварки, сварочный полуавтомат или автомат (самоходная или подвесная головка), станок и установку для полуавтоматической или автоматической сварки.

Сварочной головкой называют механизм, подающий электрод, возбуждающий и поддерживающий горение дуги, а также прекращающий процесс сварки. Закрепляемая неподвижно сварочная головка называется подвесной. Если в конструкции сварочной головки предусмотрен механизм для ее перемещения вдоль изделия, головка называется самоходной. Головка может перемещаться по специальному пути или непосредственно по свариваемому изделию.

Оборудование для сварки под слоем флюса

Сварочной установкой называется комплекс, в состав которого входит следующее оборудование: а) электросварочное - сварочный аппарат, источник сварочного тока, аппаратура регулирования и контроля сварочного процесса; б) механическое – устройства и механизмы для крепления сварочного аппарата и движения его или изделия в заданном направлении, устройства для размещения и перемещения сварщиков, а также аппаратура контроля и регулирования; в) вспомогательное – флюсовая и газовая аппаратура, токоподводы, устройства и механизмы для зачистки места под сварку, устройства и механизмы для очистки шва и прилегающей зоны изделия от шлаковой корки и брызг металла, устройство для очистки зоны обслуживания от пыли и вредных газов.

Для полуавтоматической сварки без внешней защиты дуги и  под флюсом со свободным формированием  шва применяют одноэлектродные  и многоэлектродные, подвесные и самоходные сварочные головки, сварочные тракторы и различные специализированные аппараты. Сварочными тракторами называются переносные дуговые сварочные аппараты, движущиеся на самоходной тележке во время сварки непосредственно по свариваемому изделию либо по  направляющей линейке, укладываемой на изделие параллельно шву.

Эффективность применения механизированной сварки зависит  от совершенства сварочного  оборудования и аппаратуры, для развития которых  рекомендуется обеспечить: а) максимальную механизацию и автоматизацию технологического цикла сварки; б) максимальную производительность и эффективность сварки, в том числе применение сварки одного или нескольких швов одновременно несколькими головками  ( так называемая ногоголовачная сварка); в) применение програмного управления для автоматизации сварочных операций; г) соблюдение эргономических и эстетических требований к оборудованию.  

Элементы оборудования рабочего места.

Немаловажную  роль в увеличении производительности труда электросварщика и качества сварки зависит от условий, в которых производятся сварочные работы, другими словами от того, как правильно организовано рабочее место сварщика (сварочный пост).

Рабочее место сварщика может быть расположено в зависимости от выполняемой работы, непосредственно у свариваемого изделия или в специальных кабинах. При сварке больших размеров непосредственно у свариваемого изделия. Такое место как правило является передвижным, оно ограждается переносными щитами. При сварке же небольших изделий рабочее место оборудуют в специальных кабинах на постоянных местах. Переносные рабочие щиты и кабины для сварщиков, кроме других функций, служат для защиты рядом работающих сварщиков и других рабочих от излучений электрической дуги.

Спецодежда сварщика изготавливается из плотного брезента или сукна. Она не должна иметь открытых карманов. Обувь должна иметь глухой верх рукавицы сварщика должны изготавливаться из кожи, плотного брезента или асбестовой ткани. При работе в закрытых сосудах пользование диэлектрическими калошами и резиновыми ковриками, испытанными на электрический пробой в соответствии с правилами техники безопасности является обязательным. 

Общие требования для автоматической и  полуавтоматической сварки под слоем флюса.

Для автоматической и полуавтоматической сварки  под флюсом, плавящимся электродом, предъявляется ряд общих требований:

1. Обеспечение стабильности горения дуги и процесса сварки;
2. Получение заданного химического состава металла сварных швов и их свойств;
3. Обеспечение хорошего формирования металла и шлаков;
4. Получение швов без трещин, с минимальным количеством  шлаковых включений и пористостью;
5. Легкая отделяемость шлаковой  корки от поверхности швов.

 

Решение этих задач связано с  составом свариваемого металла и  применяемой электродной проволоки. В связи с этим применяют и разнообразные флюсы.

Иногда при режимах дуговой  сварки под флюсом полезно вводить  в состав флюсов тонизирующие составляющие.  К некоторым высококремнистым  флюсам добавляют различные составляющие  (К₂О, Na₂O, CaO и СaF₂),  для обеспечения стабильности дуги по ее разрывной длине. Повышение стабильности горения дуги позволяет более широко  варьировать режимы сварки и в ряде случаев добиваться лучшего формирования швов.

Химический состав металлов швов формируется  как за счет основного и электродного металла, так и их химических изменений при сварке, в данном примере, вследствие взаимодействия  свариваемых металлов с флюсом.

Применение высокремнистых флюсов при сварке высоколегированных хромоникелевых   сталей,  дает более грубую столбчатую структуру шва, чем при сварке под низкокремнистыми флюсами. Соответственно, свойства металла шва при грубой структуре хуже.

Естественно, что на химический состав металла влияет также степень  защиты от  воздуха реакционного сварочного пространства. Определяется она как образующимся, в результате горения дуги, шлаковым куполом над  реакционной зоной, так и высотой  слоя твердых частиц флюса над этой зоной.  Высота слоя, насыпаемого на место сварки флюса,  зависит от режима сварки.    

Для автоматической дуговой сварки под флюсом используют непокрытую электродную проволоку  и флюс для защиты дуги и сварочной  ванны от воздуха. Подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва. 

В процессе автоматической сварки под флюсом дуга горит между  проволокой и основным металлом. Столб  дуги и металлическая ванна жидкого металла со всех сторон плотно закрыты слоем флюса толщиной 30 – 35 мм. Часть флюса расплавляется, в результате чего вокруг дуги образуется газовая полость, а на поверхности расплавленного металла – ванна жидкого шлака. Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла.   Действие мощной дуги и весьма быстрое движение электрода вдоль

заготовки обусловливают  оттеснение расплавленного металла  в сторону,

противоположную направлению сварки. По мере поступательного  движения электрода происходит затвердевание металлической и шлаковой ванн с образованием сварного шва, покрытого твердой шлаковой коркой. Проволоку подают в дугу и перемещают ее вдоль шва с помощью механизмов подачи и перемещения. Ток к электроду поступает через токопровод.    

 Дуговую сварку под  флюсом выполняют сварочными  автоматами, сварочными головками  или самоходными тракторами, перемещающимися  непосредственно по изделию. Назначение  сварочных автоматов – подача  электродной проволоки в дугу  и поддержание постоянного режима сварки в течение всего процесса. Автоматическую сварку под флюсом применяют в серийном и массовом производствах для выполнения длинных

прямолинейных и кольцевых швов в нижнем положении  на металле толщиной 2 – 100 мм. Под  флюсом сваривают металлы различных классов. Автоматическую сварку широко применяют при изготовлении котлов, резервуаров для хранения жидкостей и газов, корпусов судов, мостовых балок и других изделий. Она является одним из основных звеньев автоматической линий для изготовления сварных автомобильных колес и станов для производства сварных прямошовных и спиральных труб.

Стремление повысить производительность электродуговой сварки, улучшить качество швов и одновременно облегчить труд сварщиков привело  к созданию автоматической и полуавтоматической сварки под слоем флюса.

Сущность процесса автоматической сварки заключается в следующим: голая электродная проволока  с катушки подаётся в зону дуги автоматической головкой, двигающейся  вдоль шва; впереди головки из бункера по трубе на свариваемые  кромке подаётся флюс, покрывающий поверхность металла в зоне шва слоем толщиной 50 –60 мм. Электрическая дуга горит под слоем флюса в создаваемом ею газом пузыре, окруженном средой расплавленного флюса.

Благодаря некоторому давлению флюса на поверхность жидкой ванны в процессе сварки устраняется разбрызгивание металла и получается хорошее формирование шва, даже при очень больших токах, достигающих 1000 – 200А. Расплавляемая в процессе сварки и затем затвердевающая часть флюса образует на поверхности шва шлаковую корку. Неиспользованная же, т.е. нерасплавленная, часть флюса отсасывается обратно в бункер и затем повторно используется при сварке.

Большая концентрация теплоты  при горении мощной дуги под флюсом позволяет производить сварку с  небольшими скосами кромок; угол скоса кромок для стали обычно не превышает 30 градусов. Последнее обстоятельство приводит к меньшей затрате электродного материала и к лучшему использованию дуги. Благодаря большой силе тока, применяемого при автоматической сварке под слоем флюса, производительность возрастает в десятки раз по сравнению с ручной дугой дуговой сваркой.

Хорошая защита расплавленного металла от окружающего воздуха, а также легирование металла  шва (в случае сварки стали) содержащимися  во флюсе компонентами обеспечивают весьма высокие механические свойства сварных швов, выполненных автоматической сваркой.

Широкое распространение  получило полуавтоматическая, так называемая шланговая сварка. Тонкая (1,6 – 2 мм) электродная проволока подается при помощи роликового механизма через шланг в электрододержатель. Шланг используется также для подачи сжатым воздухом в зоне сварки флюса, а также для подведения сварочного тока к электродержателю. Необходимая аппаратура сосредоточена в аппаратном ящике.