Сварка стали

План

1. Вступление

2. Прогрессивные методы сварки, классификация процессов сварки,

инструменты и приспособления.

3. Приготовление и организация рабочего места сварщика

4. Сварка среднелегированных термическиупроченных сталей.

5. Техника безопасности и противопожарные мероприятия

6. Литература

Вступление

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений

посредством установления межатомных связей между соединёнными частями при

их нагревании и / или / пластической деформировании / ГОСТ

2601 – 84 /.

Сварка является одним из основных технологических процессов в

машиностроении и строительстве. Основным видом сварки является дуговая

сварка.

Основоположниками дуговой сварки является русские учённые и инженеры –

В.В. Петров (1761 – 1834), Н.Н. Бенардос (1842 –1905) и Н.Г. Славянов (1854

– 1897). Выдающийся в клад в разработку теоретических основ сварки внесли

советские учёные: В.П. Вологдин, В.П. Никитин, К.К. Хренов, Е.О. Патон,

Г.А. Николаев, Н.О. Окерблом, Н.Н. Рыколин, К.В. Любавский, Б.Е. Патон.

В 1802 году впервые в мире профессор Санкт Петербургской медика –

хирургической академии Василий Владимирович Петров открыл и наблюдал

дуговой разряд от построенного им сверхмощного "вольтового столба", который

стоял из 2100 пар разнородных кружков – элементов /медь + цинк/,

проложенные бумажными кружками, смоченные водным раствором нашатыря. Этот

столб, или батарея был наиболее мощным источником электрического тока в то

время. Проделав большое количество опытов с этой батареей, он показал

возможность использования электрической дуги для освещения и плавления

металлов.

На современном этапе развития сварочного производства, в вязи с

развитием научно-технической революции резко возрос диапазон свариваемых

толщин, материалов, видов сварки.

В настоящее время сваривают материалы толщиной от нескольких микрон

(в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом машиностроение).

Наряду с конструкционными сталями сваривают специальные стали и сплавы на

основе титана, циркония, молибдена, ниобия и других материалов, также

разнородные материалы.

Сущность сварки заключается в сближении элементарных частиц

свариваемых частей настолько, чтобы между ними начали действовать

межатомные связи, которые обеспечивают прочные соединения.

Прогрессивные методы сварки, квалификация процессов сварки,

инструменты и приспособления.

В зависимости от вида энергии, применяемой при сварке, различают три

класса сварки: термический, термомеханический, механический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемой

плавлением, т.е. местным расплавлением соединяемых частей с использованием

тепловой энергии.

Основным источниками теплоты при сварке плавлением являются: сварочная

дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и теплота выделяется при

электрошлаковом процессе.

Источники теплоты характеризуется температурой и концентрацией,

определяемой наименьшей площадью нагрева (пятно нагрева) и наибольшей

плотностью тепловой энергией в пятне нагрева.

Основные виды сварки термического класса:

. Дуговая сварка – сварка плавлением при которой нагрев осуществляется

электрической дугой. Особым видом дуговой сварки являются плазменная

сварка, при котором нагрев осуществляется сжатой дугой.

. Газовая сварка – сварка плавлением, при которой кромки соединяющихся

частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки для

газовой сварки.

. Электрошлаковая сварка – сварка плавлением, при которой для нагрева

металла используют теплоту, выделяющееся при похождении

электрического тока через расплавленный электропроводный шлак.

При термитной сварки используют теплоту, образующееся в результате

сжигания термит – порошка, состоявшегося из смеси алюминия и оксида железа.

К термомеханическому классу относятся виды сварки, при которых

используются тепловая энергия и давление:

. Контактная сварка – сварка с применение давления, при которой нагрев

осуществляют теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока

через находящейся в контакте соединяемых частей.

. Диффузионная сварка – сварка давлением, осуществляемая взаимной

диффузией атомов контактирующих частей при относительно воздействий

повышенной температуры и при незначительной пластической деформацией.

Также в этот класс относятся: газопрессовая сварка, дугопрессовая

сварка, шлакопрессовая сварка, термопрессовая сварка и т.п.

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемых с

использованием механической энергии и давлением:

. Холодная сварка – сварка давлением при незначительной пластической

деформации, без внешнего нагрева соединяемых частей.

. Сварка взрывам – сварка, при которой соединение осуществляется в

результате вызванного взрывом соударение быстро движущихся частей.

. Ультразвуковая сварка – давлением, осуществляемая при воздействии

ультразвуковых колебаний.

. Сварка трением – сварка давлением, при которой нагрев осуществляется

трением, вызываемым вращением свариваемых частей относительно друг

друга.

Наибольший объём среди других видов сварки занимает ручная дуговая

сварка – сварка плавлением штучными электродами при которой подача

электрода и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок производится в

ручную.

На рисунки I дуга горит между стержнем электрода (1) и основным

металлом (---). Под действием теплоты дуги электрод и основной метал

плавится, образуя металлическую сварочную ванну (4). Капли жидкого металла

(8) с расплавляемого электродного стержня переносятся в ванну через дуговой

промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода (2), образуя

газовую защиту (3) вокруг дуги и жидкую шлаковою ванну на поверхности

расплавленного метала. Металлические и шлаковые ванны вместе образуют

сварочную ванну. По мере движения дуги металл сварочной ванны затвердевает

и образуются сворной шов (6). Жидкий шлак по мере остывания образует на

поверхности шва твёрдую шлаковою корку, которая удаляется после остывания

шва.

Для обеспечения заданного состава и свойства сварку выполняют

электродами, к которым предъявляют специальные требования.

На рисунке 1, стрелкой / ------ / - указано направление сварки.

Прогрессивным методом сварки также является аргонодуговая сварка.

Аргонодуговая сварка – дуговая сварка. При которой в качестве

защитного газа используется аргон.

Применяют аргонодуговую сварку неплавящемся вольфрамовым и плавящимся

электродом.

Этот процесс предназначен главным образом для металлов толщенной менее

3-4 мм. Большинство металлов сваривают на постоянном токе прямой

полярности. Сварка алюминия, магния и бериллия ведут на переменном токе.

При прямой полярности /плюс на изделия, минус на электроде/, лучшее

условие термоэлектронной эмиссии, выше стойкость вольфрамового электрода и

допускаемый придельной ток. Допускаемый ток, при использование

вольфрамового электрода ш3 мм составляет ориентировочно при прямой

полярности 140-280 А, обратной полярности – только 20-40 А. Дуга при прямой

полярности легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10-15 В. в

широком диапазоне плотностей тока.

При обратной полярности возрастает напряжения дуги, уменьшается

устойчивость её горения, резко уменьшается стойкость электрода, повышается

его нагрев и расход. Эти особенности и дуги обратной полярности делают её

непригодной для непосредственного применения в сварочных процессе. Однако

дуга обратной полярности обладает важным технологическим свойством: при её

действии с поверхности свариваемого метала удаляется окислы и загрязнения.

Это явление объясняется тем, что при обратной полярности и поверхности

металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые

перемещаясь под действием электрического поля от плюса /электрод/, к минусу

/изделия/, разрушают окисные плёнки на свариваемом металле, а выходящие с

катода /с поверхности изделия/ электроны способствуют удалению разрушенных

окисных плёнок.

Этот процесс удаления называют катодным распылением.

Аргонодуговой сваркой выполняют швы стыковых, тавровых и угловых

соединений.

При толщине листа до 2,5 мм целесообразно сваривать с отбортовкой

кромок при малой величине зазора /0,1-0,5 мм/ можно сваривать тонколистовой

метал толщенной от 0,4 до 4 мм без разделки кромок

Расположение горелки и присадочного прутка при ручной

аргонодуговой сварке

На рисунке 2 изображена аргонодуговая сварка:

1. электрод

2. присадочный пруток

3. защитный газ

4. сопло горелки

Ручную сварку выполняют наклонной горелкой углом вперёд, угол наклона

к поверхности изделия составляет 70- 80є. Присадочная проволоку под углом

10- 15є, смотри рисунок 2.

По окончанию сварки дугу постепенно обрывают для заварки кратера. При

ручной сварке – её постепенным растяжением, при автоматической – спец.

устройством для сварки кратера, обеспечивающим постепенное уменьшение

сварочного тока.

Для защиты охлаждающего металла, подачу газа прекращают через 10-15

сек. после выключения тока.

Примерный режим ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродам

стыкового соединения из высоколегированной стали, толченой 3 мм: диаметр

вольфрамового электрода 3-4мм, диаметр присадочной проволоки 1,6-2 мм,

сварочный ток 120-160 А, напряжения на дугу 12-16 В, расход аргона 6-7

л/мин.

Допустимый зазор тем меньше, чем меньше толщина старимого метала.

Листы, толщиной более 4 мм сваривают в стык с разделкой кромок, при этом

допустимый зазор должен быть не более 1,0 мм.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Область применения этого

вида – сварка цветных металлов (AI, Mg, Cu, Ti) и их сплавы и легированных

сталей (Рис. 3 а, б, в.).

Рис. 3

Рис.3а изменением сварочного тока и напряжения при импульсной сварке

вольфрамовым электродом.

Рис 3 б, в. – Вид швов.

|I св |сварочный ток |

|I деж |ток дежурной дуги |

|т п |время паузы |

|t св |время сварки |

Импульсно – дуговая сварка вольфрамовым электродом (рис. 3)

заключается в применении в качестве источника теплоты "пульсирующей" дуги с

целью концентрации во время теплового и силового воздействия дуги на

основной и электродный метал. При стеснённом теплоотводе полнее

используется теплота на расплавлении основного металла, чем при сварки

постоянной дугой.

Дуга пульсирует с заданным соотношением импульса и паузы /рис. 3/.

Сплошной шов получается расплавлением отдельных точек с определённым

перекрытием. Повторным возбуждением и устойчивость дуги обеспечивается

благодаря горению дежурной дуги (10-15 % от силы тока в импульсе). Наряду с

силой тока, напряжениям, скоростью сварки к основным параметрам относятся:

|Длительность импульса |/tсв/ |

|Длительность паузы |/tп/ |

|Длительность цикла сварки |t = tсв+tп |

|Шаг точек |S=Uсв(+св+tп) где Uсв скорость сварки |

Отношения tп/tсв =G называется жесткостью режима

Аргонодуговая сварка плавящимся электродам

Сварка происходит с капельным и струнным переносам.

С увеличением тока капельный перенос метала электрода сменяется

струйным и глубина прославления увеличивается. Критическая величена тока,

при котором капельный перенос сменяется струйным, составляет: при сварке

сталей – от 60 до 120 А на 1 мм2 сечения электродной проволоки. При сварке

алюминия – 70 А.

При аргонодуговой сварке плавящимся электродам предъявляется более

жёсткие требования – перед сваркой необходимо тщательная отчистка кромок

Страницы: 1, 2