ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА часть 2 Процесс переноса

ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА часть 2

Процесс переноса металла сварочной проволоки и образования сварного шва В зависимости от способа и режима сварки различают три формы переноса расплавленной сварочной проволоки в сварочную ванну до 50 А/мм 2 – крупные капли (а); 50… 100 А/мм 2 – мелкие капли(б); более 100 А/мм 2 – струйный перенос(в). Первичная кристаллизация металла сварочной ванны начинается от частичного оплавления зерен основного металла. Зерна металла начинают расти от кромки основного металла, распространяясь в глубь сварочной ванны, и имеют столбчатое строение. Столбчатая форма строения кристаллов металла шва вызвана направленным отводом тепла.

Металлургические процессы при сварке плавлением характеризуются следующими особенностями: - Высокой температурой нагрева и малым объемом расплавленного металла. - Кратковременностью нахождения металла сварочной ванны в жидком состоянии. - Активным химическим взаимодействием расплавленного металла с окружающей газовой средой, шлаками. Взаимодействие металла с газовой фазой Кислород [O] взаимодействуя с Железом [Fe] дает Fe. O и Fe 2 O 3 , C Марганцем [Mn] дает Mn. O , с Кремнием [Si] дает Si. O 2 В результате окисления появляются оксиды железа, уменьшается содержание полезных компонентов. Азот [N] и Водород [H] растворяются в материале сварного шва Взаимодействие металла с флюсом и шлаком Для раскисления металла сварочной ванны раскислителями служат Mn, Si Они восстанавливают оксид железа Fe. O+Mn по схеме Fe + Mn. O(переходит в шлак) Марганец [Mn] нейтрализует действие растворенной в железе серы[S], образуя Mn. S. [Ca. O] используют для окисления Фосфора[P]

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ Принципиальная схема дуговой сварки плавлением в среде защитных газов

Сварка в среде аргона обеспечивает высокое качество наплавленного металла Применяется для сварки высоколегированных сталей, сплавов алюминия и других цветных металлов. Высокое качество сварки достигается благодаря высокой защищающей способности газа. Сварку неплавящимся вольфрамовым электродом применяют для высоколегированных сталей толщиной до 2 мм и для алюминиевых сплавов толщиной до 6 мм. Присадочная проволока вводится в зону горения сварочной дуги. Дуговая сварка плавящимся электродом выполняется постоянным током обратной полярности при высокой плотности тока (не менее 100 А/мм 2). Высокая плотность тока обеспечивает мелкокапельный перенос металла, глубокое проплавление основного металла и хорошее формирование сварочного шва.

Сварка в среде СО 2 Сварку в среде углекислого газа выполняют постоянным током обратной + полярности( к электроду). Особенность сварки в том, что СО 2 является активным окислителем. В дуговом промежутке 2 CO 2 2 CO + O 2 (газ). Для предотвращения окислительного действия CO 2 и раскисления металла в сварочной ванне применяют сварочную проволоку повышенным содержанием Mn и Si В дуговом промежутке В сварочной ванне Например, для сварки сталей в углекислом газе используется проволока марка Mn% Si% Сталь Св-08 ГС 1, 4… 1, 7 0, 6… 0, 85 Низкоуглеродистая. Св-08 Х 14 ГНТ 2, 0… 2, 5 0, 45… 0, 75 Высокоуглеродистая

Ниже приведена схема приварки фланцев к балке заднего моста автомобиля ВАЗ. Сварка выполняется постоянным током обратной полярности сварочной проволокой Св-08 Г 1, диаметром 1, 2 мм. Режим сварки: ток 200 А, напряжение 27… 28 В, расход газа 16… 20 л/мин, вылет электрода 13 мм. Скорость сварки 15 м/ч.

Схема дуговой сварки карданного вала в среде углекислого газа

Контактная сварка В автомобильной и тракторной промышленности применяют следующие способы контактной сварки: стыковую, точечную, рельефную и шовную. Контактная сварка может выполнятся переменным и постоянным током. При использовании оптимального режима сварки обеспечивается высокая прочность соединения металлов. Контактная сварка применяется для соединения деталей малого диаметра и тонкого листового металла. Для нагрева свариваемого металла используют тепло, выделяемое при протекании электрического тока низкого напряжения (4… 8 В) и большой силы (более 8000 А) непосредственно в контактных поверхностях между деталями, а также в контактных поверхностях между деталями и электродами сварочной установки. Общее количество тепловой энергии, используемое для нагрева детали при стыковой сварке, определяется по формуле: Где RД , RК –сопротивление деталей и контакта Далее, для получения контактного соединения детали сжимаются

КОНТАКТНАЯ СТЫКОВАЯ СВАРКА Образование точек контакта на схеме указано красным. Принципиальная схема контактной стыковой сварки: 1 – распределение температуры

Контактная стыковая сварка Различают два способа электрической контактной сварке: сопротивлением и оплавлением. При сварке сопротивлением детали сначала сжимают, а затем включают ток. Когда металл нагревается до температуры близкой к температуре плавления (для стали до 1200 C), выключают ток и производят осадку. Графическое изображение P(t) и I(t) называют циклограммой сварки При сварке оплавлением ток включают одновременно с началом сжатия. В точках касания метал быстро нагревается до температуры плавления Между торцами свариваемых деталей образуется перемычка жидкого металла Осадку деталей производят в два этапа: сначала под током, а затем при выключенном токе, повысив удельное давление.

Контактная точечная сварка При контактной точечной сварке тонкие листы свариваются в отдельных точках. Сварные точки образуются в местах контакта электродов со свариваемым металлом. Через электроды металлу передается усилие сжатия и подводится сварочный ток. В зоне контакта свариваемых деталей металл быстро нагревается до температуры плавления. Образуется ядро жидкого сплава. Диаметры контакта (d. К ) и ядра (d. Я) определяют как Принципиальная схема контактной точечной сварки Режим сварки малоуглеродистой стали толщиной 0, 5… 5, 0 мм -плотность тока до 600 А/мм 2, -удельное давление до 15 107 Н/мм 2 - продолжительность сварки до 1, 5 с.

Контактная точечная и рельефная сварки широко применяются на автомобильных и тракторных заводах при сборке кузовов и кабин, а также при изготовлении большой номенклатуры других деталей. Пример: точечная сварка на заводе Volvo

Контактная шовная сварка Шовная сварка выполняется посредством двух вращающихся роликов – электродов, к которым подводится сварочный ток. Между роликами сжимаются и прокатываются свариваемые детали. Режим шовной сварки сплавов типа АМг ( Толщина детали 0, 5… 1, 0 мм). Усилие сжатия P = 2500… 3000 Н, сварочный ток = 24… 32 к. А, скорость сварки Vсв = 0, 01… 0, 008 м/с. Схема шовной контактной сварки

Оборудование для контактной сварки

Роботы для контактной сварки

Газовая сварка и резка При газовой сварке металл нагревают теплом, выделяющимся при сгорании в кислороде горючих газов. Наибольшее применение для сварки получил Ацетилен (C 2 H 2). В зависимости от количественного соотношения ацетилена и кислорода, поступающих в горелку, различают три вида пламени: Строение нормального сварочного пламени: 1 – ядро; 2 – сварочная зона; 3 - факел

Пост газовой сварки

Горелки для газовой сварки Схема инжекторной ацетилено-кислородной горелки: 1 – мундштук; 2 – наконечник; 3 – смесительная камера; 4 – инжектор; 5 – корпус; 6 – кислородной винтель; 7 – рукоятка; 8 – кислородный нипель; 9 – ацетиленовый нипель; 10 - трубка

Присадочный материал и флюсы. Определение режима сварки В качестве присадочного материала при газовой сварке сталей, алюминиевых сплавов и сплавов меди применяют соответствующую сварочную проволоку. Для сварки чугуна – литые сварочные прутки (стержни). При сварке металла толщиной до 15 мм принимают диаметр присадочной проволоки где h – толщина свариваемого металла, мм. Для сварки металла, толщиной более 15 мм, d принимают 6… 8 мм. При газовой сварке для защиты металла от окисления и для удаления уже образовавшихся оксидов применяют флюсы, которые вводят в сварочную ванну в виде порошков или пасты. Для определения мощности сварочной горелки пользуются формулой, учитывающей свойство металла: где h – толщина свариваемого металла, мм; А – опытный показатель (удельный расход ацетилена), л/(ч мм).

Газокислородная резка заключается в сжигании металла в струе кислорода и удалении этой струей образующихся оксидов. Схема ацетилено-кислородной резки

Схема инжекторного ацетилено-кислородного резака: 1 – подогревающее пламя; 2 – режущая газовая струя; 3 – мундштук; 4 – дополнительная кислородная режущая трубка

Редуктор пропановый Редуктор кислородный Сварочные резаки Редуктор ацетиленовый Сварочные горелки Баллоны

Пайка металлов и сплавов Пайка - процесс соединения металлов в твердом состояний посредством расплавленного (припоя), температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых металлов Достоинство: Пайка проще сварки, что ведет к снижению трудовых затрат. Недостатки: пониженная удельная прочность и пластичность паяных соединений, увеличенный расход дефицитных цветных металлов Пайку используют при изготовлении кузовов, радиаторов, бензобаков, присоединительных трубок в двигателе и других деталей. Фирма "Форд" использует пайку в вакууме алюминиевых испарителей.

Строение паянного соединения, применяемые материалы 1 -основной металл, 2 -спай, 3 -припой. Припои должны иметь высокую смачивающую способность. Флюсы используются для удаления оксидной пленки и предотвращения ее образования, улучшения смачивания Припои Флюсы Тип припоя Марка Температура ПОС 61 183… 190 Состав Т интервал Применение Канифоль 30% Спирт 70% 150… 300 Пайка меди Свинцовооловянистые Глицерин 5% Вазелин 80% Zn. Cl 2 200… 380 Пайка меди Алюминиевые (Al-66%Cu-28%) KF 40% Борная кислота 550… 850 Серебряномедные Пайка стали Медноцинковые 34 А 525 ПСр50 780… 860 Л 68 910… 940