ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЧАСТЬ I Общая характеристика На автомобилях ВАЗ -Масса сварных конструкций 50% от общей массы автомобиля. -Трудоемкость сварных работ 20% от общей трудоемкости изготовления машины. -Экономия металла до 30%, Повышение производительности труда на 20… 25%.
Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения конструкционных материалов путем местного приложения химической, физической или механической энергии. Сварка металлов происходит за счет образования межмолекулярных или межатомных связей в металле соединения.
Классификация способов сварки по энергетическому принципу термический, термомеханический и механический К термическому классу относятся: - дуговая сварка плавящимися и неплавящимися электродами; - механизированная и автоматическая дуговая сварка под флюсом; - механизированная и автоматическая дуговая сварка в защитных газах; - вибродуговая сварка; индукционная и газовая сварка. К термомеханическому классу относят: - стыковую контактную сварку; - точечную контактную сварку; - шовную контактную сварку; - высокочастотную контактную сварку; - рельефную сварку. К механическому классу относятся: - сварка трением; - давлением; - магнитно-импульсная; - ультразвуковая; - взрывная.
Классификация способов сварки по степени механизации: ручная, полуавтоматическая и автоматическая. Полуавтоматическая сварка - обеспечивает механическую подачу проволоки в зону горения сварочной дуги, а ее перемещение вдоль свариваемых металлов производится вручную. Автоматическая сварка характеризуется тем, что подача и перемещение проволоки вдоль шва, а также остальные процессы, обеспечивающие стабильность сварки, выполняются механизмами. В настоящее время основным способом является дуговая сварка плавлением( до 70% сварочных работ). Второе место занимает контактная сварка.
Дуговая сварка БЕНАРДОС Николай Николаевич (1842 -1905) Выдающийся русский инженер, основоположник электродуговой сварки угольным электродом. СЛАВЯНОВ Николай Гаврилович (1854 -1897) Русский инженер – металлург. Создатель способа дуговой сварки плавящимся металлическим электродом.
а а Принципиальные схемы сварки: а – постоянным током; б – переменным током б 1 – деталь; 2 – электрод; 3 – электрододержатель; 4 – регулятор тока (дроссель); 5 – источник пост. тока 6 – сварочный трансформатор
Сварочные трансформаторы Модель Сварочный ток, А Сеть, В D электрода, мм Масса, кг 2160 55… 160 220 ~2… 4 17 252 30… 250 220/380 = ~1, 6… 5 43
Строение и свойства сварочной дуги При всех способах дуговой сварки для плавления сварочной проволоки и свариваемого металла используется тепловая энергия сварочной дуги. Сварочной дугой называется мощный электрический разряд в ионизированной, токопроводящей газовой среде между электродом и свариваемым металлом. Электропроводность газовой среды и стабильность горения сварочной дуги зависят от степени ионизации газов в дуговом промежутке. Степень ионизации зависит от интенсивности эмиссии электронов из материала электрода (эмиссия это выход электронов из металла). Эмиссия электронов из материала электрода при сварке вызывается нагревом электрода до высокой температуры (термоэлектронная эмиссия) и электрическим полем (автоэлектронная эмиссия). Высокая степень ионизации обеспечивается содержанием в газовой среде элементов с низким потенциалом ионизации (калий, натрий, кальций и др. ), поэтому эти вещества вводят в состав электродной обмазки или флюса. .
Строение сварочной дуги Uк. з. =10… 13 В Uа. з. =2… 2, 5 В Uст=22… 26 В Uд=34… 41 ~25000 С ~50000 С ~35000 С 1 – катодное нагретое пятно; 2 – катодная зона( UКЗ ); 3 – столб дуги( UСТ ); 4 – ионизированная газовая среда; 5 – анодная зона ( U АЗ ); 6 – анодное нагретое пятно; 7 - деталь
Статическая характеристика сварочной дуги Как правило, рабочим является 2 участок. Для него Uд =10+2 L , В
Особенности сварочной дуги переменного тока • • При питании сварочной дуги переменным током сварочная дуга возбуждается и гаснет 100 раз в секунду. Повторное зажигание дуги возможно при повышенном напряжении Uз. д. >Uд. (Uз. д. ~1, 3 Uд) UХХ =2 Uд Для понижения напряжения зажигания дуги и повышения стабильности горения дуги необходимо повысить степень ионизации газовой среды Ионизация газов в дуговом промежутке обеспечивается введением в состав электродного покрытия элементов с низким показателем ионизации К, Na, Ca. Устойчивое горение сварочной дуги достигается обеспечением заданных характеристик источника сварочного тока(Uхх) и введением в состав обмазки или флюса веществ, обладающих низким потенциалом ионизации. Для источника сварочного переменного тока (сварочных трансформаторов) Uхх=65… 80 В Для источников постоянного тока Uхх=45… 55 В
Требования к источникам сварочного тока Дуговая сварка может производиться постоянным или переменным током. При сварке постоянным током обеспечивается высокая стабильность горения дуги. Поэтому сварку постоянным током применяют для высоколегированных сталей, чугунов и алюминиевых сплавов. Источники питания переменного тока должны обеспечивать устойчивое горение сварочной дуги на всех режимах сварки. Это требование выполняется при крутопадающей внешней характеристике источника питания дуги (2). 1 -вольт-амперная характеристика дуги.
Сварочные материалы. Для сварки стали изготавливается 77 марок углеродистой, легированной и высокоуглеродистой проволоки. Для наплавки 30 марок. Для обычной сварки используется проволока диаметром до 12 мм, для полуавтоматической до 2, 5 мм; для автоматической до 5, 0 мм. Маркировка Индекс Св – сварочная. Цифра перед индексом показывает диаметр проволоки (мм). Индекс Н - наплавочная, Буквы и цифры после индекса по общепринятому принципу маркировки стали показывают содержание (в %): углерода(без буквы) – марганца(Г), кремния(С), молибдена(М), хрома(Х), Н – никеля(Н), титана(Т). Отсутствие цифры-содержание<1%. Например, в Св-08 Х 3 Г 2 СМ содержится: углерода - 0, 08… 0, 1; хрома- 2, 0… 3, 0; марганца - 2, 0… 2, 5; кремния 0, 45… 0, 75 и молибдена- 0, 3… 0, 5.
Сварочные электроды – Проволока с нанесенным покрытием Покрытие должно: - Обеспечивать защиту металла от воздействия воздуха, - стабильное горение и хорошее формирование шва; - получение металла шва заданного химического состава; -спокойное плавление электродного стержня и обмазки; По назначению электроды делятся на 5 классов У- для сварки углеродистых и низкоуглеродистых сталей; Л- для сварки легированных сталей; Т-для сварки легированных теплоустойчивых сталей; В- для сварки высоколегированных сталей; Н- для наплавки деталей. В зависимости от толщины покрытия электроды делятся на М- электроды с тонким покрытием (D/d≤ 1, 2)- (отношения диаметра С-электроды со средним покрытием (D/d≤ 1, 45) Д- с толстым покрытием (D/d≤ 1, 8)Г-с особо толстым покрытием (D/d>1, 8). Длина электродов, в зависимости от диаметра от 200 до 450 мм.
Режим сварки это совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих высокую производительность получения сварного шва заданного размера, формы и качества с максимальной производительностью при минимальных затратах При ручной дуговой сварке такими характеристиками Являются: марка (характеристика) электрода, диаметр электрода, род тока ( полярность при сварке постоянным током), напряжение на дуге, сила сварочного тока. Определению режима сварки предшествует выбор типа сварного соединения, вида и разделки металла порядка наложения сварных валиков. Учитывая химический состав и физико-механические свойства свариваемого металла, выбирают марку электрода, а затем в зависимости от толщины свариваемого металла определяют диаметр электрода.
При сварке тонкостенных соединений диаметр электрода выбирают равным толщине листа (d=h) Материал толщиной >10 мм сваривают многослойным швом(d<4 мм) Силу сварного тока определяют по формуле: I=Iуд·dпр; А, где Iуд- удельный ток, А/мм. (Удельным током называют ток, приходящейся на 1 мм диаметра электрода. ) Iуд=50 А/мм Напряжение дуги выбирают равным U=25… 28 В Производительность дуговой сварки определяется количеством наплавленного металла в единицу времени и зависит от сварного тока и коэффициента наплавки G=kн·I; г/ч, где kн- коэффициент наплавки, г/А·ч. Величина коэффициента наплавки зависит от многих факторов: силы сварочного тока, материала электрода, положения сварочного шва в пространстве и др. При ручной дуговой сварке Кн=7… 10 г/А·ч.
Механизированная и автоматическая дуговая сварка под флюсом Особенности автоматической дуговой сварки под флюсом Сварочная дуга горит между сварочной проволокой и деталью в ионизированной газовой среде под флюсом. Под воздействием тепловой энергии дуги плавится свариваемый металл, сварочная проволока и часть флюса, прилегающая к зоне горения дуги. По мере перемещения сварочной дуги кристаллизуется расплавляемый металл сварочной ванны и формируется шов. Расплавленный флюс всплывает на поверхность сварочной ванны и, остывая, образует шлаковую корку Следовательно, расплавленный металл сварочной ванны и металл шва защищены от воздуха слоями флюса, жидкого шлака или шлаковой корки. Кроме того, компоненты, входящие в состав флюса, раскисляются и легируют металл.
Принципиальная схема автоматической дуговой сварки под слоем флюса 1 – сварочная дуга; 2 – ионизированная газовая среда; 3 – жидкий шлак; 4 – гранулированный флюс; 5 – токоподводящий контакт; 6 – сварочная проволока; 7 – шлаковая корка; 8 – ванна жидкого металла; 9 – наплавленный металл
Полуавтоматы Автоматическая подача проволоки. Ручное перемещение сварочной дуги Модель Сварочный ток, А Сеть, В D проволоки, мм Масса, кг 400 50… 400 380 0, 6… 1, 6 170 ПДГ-301 50… 300 380 0, 8… 1, 4 90
Автоматы Модель Сварочный ток, А Сеть, В D проволоки, мм Масса, кг АДГ-515 500 380 1, 2… 3, 0 56 АДФ-1202 1250 380 2, 0… 6, 0 78
Процесс саморегулирования длины дуги основан на влиянии изменения электрического сопротивления в дуговом промежутке на величину тока, и, следовательно, на количество тепла и скорости плавления проволоки. – В результате временного уменьшения длины дуги (случай 1) уменьшается электрическое сопротивление в дуговом промежутке. Это вызывает увеличение тока и выделение большего количества тепла, что ведет к увеличению интенсивности плавления проволоки. В случае увеличения длины дуги (2) все происходит наоборот нормальная дуга случай 1 случай 2
Свойства механизированной и автоматической дуговой сварки под флюсом Механизированная и автоматическая дуговая сварка под флюсом обладает рядом преимуществ по сравнению с ручной сваркой. Одним из них является высокая стабильность горения сварочной дуги, что объясняется высокой интенсивностью ионизации газовой среды в дуговом промежутке и постоянством длины дуги. Производительность автоматической сварки по сравнению с ручной выше в 10… 15 раз. При автоматической сварке величина удельного тока составляет 60 А/мм (плотность тока более 50 А/мм 2). Возможность увеличения удельного тока (плотность тока) объясняется малым (до 40 мм) расстоянием от торца сварочной проволоки до токоведущей втулки. Коэффициент наплавки при автоматической сварке из-за большой концентрации тепловой энергии и отсутствия разбрызгивания металла больше, чем при ручной и составляет 14… 16 г/А·ч. Коэффициент полезного использования тепловой энергии дуги больше 0, 95. Благодаря хорошей защите расплавленного металла слоем флюса воздух не оказывает вредного влияния на металл шва Компоненты, входящие в состав флюса, могут активно раскислять и легировать металл сварочной ванны. В наплавленном металле отсутствуют поры, раковины и шлаковые включения; наплавленный металл обладает повышенной прочностью.
Материалы для сварки под слоем флюса Калиброванная сварочная стальная проволока и флюсы. Флюсы расплавляясь, обеспечивают -шлаковую защиту металла сварочной ванны от окисления, -устойчивое горение сварочной дуги. изготавливают сплавлением для сварки низколегированных сталей - плавикового шпата, марганцевой руды и кремнезема для сварки высоколегированных сталей - плавикового шпата, алюмосиликатов и алюминатов. Основные параметры режима полуавтоматической и автоматической сварки: марка и диаметр проволоки, марка и грануляция флюса, напряжение, сила, род и полярность сварочного тока, скорость сварки и скорость подачи проволоки. Силу сварочного тока (А) определяют в зависимости от удельного тока и диаметра сварочной проволоки: I=Iуд·dпр автоматическая сварка Iуд до 165 А/мм ( j до 210 А/мм 2); полуавтоматическая Iуд до 180 А/мм ( j до 230 А/мм 2), j- плотность тока, А/мм 2.
Определение режима сварки (продолжение) Скорость сварки (м/ч) может быть определена по выражению где Кн- коэффициент наплавки, г/А·ч; плотность наплавленного металла, кг/м 3; S- площадь наплавленного металла, м 2. Скорость сварки, в зависимости от величины тока и типа шва, соответствует 18… 30 м/ч.
Область применения В автомобильной и тракторной промышленности полуавтоматическая и автоматическая сварки получили достаточно широкое применение. Автоматическую сварку применяют для сборки металлических кузовов самосвалов, для сварки балок задних мостов легковых и грузовых автомобилей. Для сварки балок постоянным током используют омедненную сварочную проволоку Св-08 Г 1 С диаметром 3, 2 мм и флюс ОСЦ-45. Режим сварки ток 380 А, напряжение 26… 28 В, скорость подачи проволоки 240 м/ч. Производительность сварочной установки 80 балок в час.
Скачать презентацию ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЧАСТЬ I Общая характеристика На
3 - Основы сварочного производства(часть1).ppt