Виды сварки

Содержание

Введение………………………………………………………………………… 3

1 Классификация сварки металлов……………………………………………  5

2 Электродуговая сварка…………………………………………………………5

2.1 Сварочная дуга…………………………………………………………5

2.2 Описание процесса……………………………………………………..7

2.3 Классификация электродуговой  сварки ……………………………...8

2.4 Ручная дуговая сварка………………………………………………...13

3 Электрошлаковая сварка………………………………………………………14

3.1 Описание процесса……………………………………………………14

3.2 Классификация разновидностей  электрошлаковой сварки………..15

3.3 Технологические параметры  ЭШС…………………………………..17

3.4 Особенности электрошлакового  процесса…………………………..22

3.5 Область применения………………………………………………….25

Заключение………………………………………………………………………29

Список использованной литературы…………………………………………...30

 

 

 

 

 

Введение

Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами керамикой, графитом, стеклом и др., а также пластмассы. 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 расстояния, сопоставимые 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, электроннолучевая, 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. Свариваемость - свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификация сварки металлов.

ГОСТ 19521-74[2] устанавливает  классификацию сварки металлов по основным физическим, техническим и технологическим  признакам.

Физические признаки, в зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, подразделяются на три класса:

1. Термический класс: виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии.
2. Термомеханический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления.
3. Механический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления.

К техническим признакам  относятся: способ защиты металла в  зоне сварки, непрерывность сварки, степень механизации сварки.

Технологические признаки установлены  ГОСТ 19521-74 для каждого способа  сварки отдельно.

 

2 Электродуговая сварка

2.1 Сварочная дуга.

Сварочной дугой называют длительный мощный электрический разряд в ионизированной среде. При этом начальная фаза среды может быть любой: твёрдой, например, сварочный флюс; жидкой, например, вода; газообразной, например, аргон; плазменной.

Температура в столбе сварочной  дуги колеблется от 5000 до 12 000 К и зависит от состава газовой среды дуги, материала, диаметра электрода и плотности тока. Температуру приближенно можно определить по формуле, предложенной академиком АН УССР К. К. Хреновым: Tст = 810 × Uдейств, где Tст — температура столба дуги, K; Uдейств — действующий потенциал ионизации, V.

Электросварка — один из способов сварки, использующий для  нагрева и расплавления металла  электрическую дугу.

Температура электрической  дуги (до 5000°С) превосходит температуры  плавления всех существующих металлов.

1802 год — В. В. Петров  открыл явление вольтовой электрической  дуги и указал, что появляющийся  «белого цвета свет или пламя,  от которого оные угли скорее  или медлительнее загораются, и  от которого тёмный покой довольно  ясно освещён быть может».

1803 год — В. В. Петров  опубликовал книгу «Известия  о гальвани-вольтовых опытах…», где описал способы изготовления вольтова столба, явление электрической дуги и возможность её применения для электроосвещения, электросварки и электропайки металлов.

1882 год — Н. Н. Бенардос изобрёл электрическую сварку с применением угольных электродов.

1888 год — Н. Г. Славянов  впервые в мире применил на  практике дуговую сварку металлическим  (плавящимся) электродом под слоем  флюса. В присутствии государственной  комиссии он сварил коленчатый  вал паровой машины.

1893 год — На Всемирной  выставке в Чикаго Н. Г. Славянов  получил золотую медаль за  способ электросварки под слоем  толчёного стекла.

1905 год — В. Ф. Миткевич впервые в мире предложил применять трёхфазную дугу для сварки металлов.

1932 год — К. К. Хреновым  впервые в мире в Советском  Союзе осуществлена дуговая сварка  под водой.[1]

1939 год — Е. О. Патоном  разработаны технология автоматической  сварки под флюсом, сварочные  флюсы и головки для автоматической  сварки, электросварные башни танков, электросварной мост.

 

2.2 Описание процесса

К электроду и свариваемому изделию для образования и  поддержания электрической дуги от сварочного трансформатора подводится электроэнергия. Под действием теплоты  электрической дуги (до 7000°С) кромки свариваемых деталей и электродный  металл расплавляются, образуя сварочную  ванну, которая некоторое время  находится в расплавленном состоянии. В сварочной ванне металл электрода  смешивается с расплавленным  металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает  на поверхность, образуя защитную плёнку. При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая  для образования и поддержания  электрической дуги, получается от специальных источников питания постоянного или переменного тока.

 В процессе электросварки  могут быть использованы плавящиеся  и неплавящиеся электроды. В  первом случае формирование сварного  шва происходит при расплавлении  самого электрода, во втором  случае — при расплавлении  присадочной проволоки (прутков  и т. п.), которую вводят непосредственно  в сварочную ванну.

Для защиты от окисления  металла сварного шва применяются  защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной  головки в процессе электросварки.

Различают электросварку  переменным током и электросварку  постоянным током. При сварке постоянным током шов получается с меньшим количеством брызг металла, поскольку нет перехода через нуль и смены полярности тока.

В аппаратах для электросварки  постоянным током применяются выпрямители.

 

2.3 Классификация дуговой сварки

Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени  механизации процесса, рода тока и  полярности, типа сварочной дуги, свойств сварочного электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.

По степени механизации  различают:

1. ручную дуговую сварку
2. полуавтоматическую дуговую сварку
3. автоматическую дуговую сварку

Отнесение процессов к  тому или иному способу зависит  от того, как выполняются зажигание  и поддержание определённой длины  дуги, манипуляция электродом для  придания шву нужной формы, перемещение  электрода по линии наложения  шва и прекращения процесса сварки.

При ручной дуговой сварке (ММА -Manual Metal Arc) указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.

При полуавтоматической дуговой  сварке (MIG/MAG -Metal Inert/Active Gas) плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.

При автоматической дуговой  сварке под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию  определённой длины дуги, перемещению  дуги по линии наложения шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся  сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его  длине, в то же время требуется  большая точность в подготовке и  сборке деталей под сварку.

По роду тока различают:

1. электрическая дуга, питаемая постоянным током прямой полярности (минус на электроде)
2. электрическая дуга, питаемая постоянным током обратной (плюс на электроде) полярности
3. электрическая дуга, питаемая переменным током.

   По типу дуги различают:

1. дугу прямого действия (зависимую дугу)
2. дугу косвенного действия (независимую дугу)

В первом случае дуга горит  между электродом и основным металлом, который также является частью сварочной  цепи, и для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и  на электродах; во втором — дуга горит  между двумя электродами.

  По свойствам сварочного электрода различают:

1. способы сварки плавящимся электродом
2. способы сварки неплавящимся электродом (угольным, графитовым и вольфрамовым)

Сварка плавящимся электродом является самым распространённым способом сварки; при этом дуга горит между  основным металлом и металлическим  стержнем, подаваемым в зону сварки по мере плавления. Этот вид сварки можно производить одним или  несколькими электродами. Если два  электрода подсоединены к одному полюсу источника питания дуги, то такой метод называют двухэлектродной  сваркой, а если больше — многоэлектродной сваркой пучком электродов. Если каждый из электродов получает независимое  питание — сварку называют двухдуговой (многодуговой) сваркой. При дуговой  сварке плавлением КПД дуги достигает 0,7-0,9.

По условиям наблюдения за процессом горения дуги различают:

1. открытую
2. закрытую
3. полуоткрытую дугу

При открытой дуге визуальное наблюдение за процессом горения  дуги производится через специальные  защитные стёкла — светофильтры. Открытая дуга применяется при многих способах сварки: при ручной сварке металлическим  и угольным электродом и сварке в  защитных газах. Закрытая дуга располагается  полностью в расплавленном флюсе  — шлаке, основном металле и под  гранулированным флюсом, и она  невидима. Полуоткрытая дуга характерна тем, что одна её часть находится  в основном металле и расплавленном  флюсе, а другая над ним. Наблюдение за процессом производится через  светофильтры. Используется при автоматической сварке алюминия по флюсу.

По роду защиты зоны сварки от окружающего воздуха различают:

1. дуговая сварка без защиты (голым электродом, электродом со стабилизирующим покрытием)
2. дуговая сварка со шлаковой защитой (толстопокрытыми электродами, под флюсом)
3. дуговая сварка со шлакогазовой защитой (толстопокрытыми электродами)
4. дуговая сварка с газовой защитой (в среде защитных газов) (MIG-MAG)
5. дуговая сварка с комбинированной защитой (газовая среда и покрытие или флюс)

Стабилизирующие покрытия представляют собой материалы, содержащие элементы, легко ионизирующие сварочную дугу. Наносятся тонким слоем на стержни  электродов (тонкопокрытые электроды), предназначенных для ручной дуговой сварки.

Защитные покрытия представляют собой механическую смесь различных  материалов, предназначенных ограждать  расплавленный металл от воздействия  воздуха, стабилизировать горение  дуги, легировать и рафинировать металл шва.