Технология электрической сварки плавлением

Изучите классификацию способов сварки плавлением по виду источника теп­лоты.

Дуговая сварка. Это один из видов сварки плавлением, в котором источником тепла служит сварочная дуга — стабильный и управляемый электрический разряд в газовой среде. Дуга способна практически мгновенно расплавлять и перегревать до 2000. .. 2500°С небольшие участки металла заготовки. Уясните условия возбуж­дения и стабилизации дуги, ее электрические и тепловые свойства, способы управления мощностью.

При сварке стремятся к минимальному напряжению на дуге, поэтому регулирование мощности дуги производят изменением тока сварочного источника, управ­ляя его вольт-амперной характеристикой.

Усвойте основные требования к источникам тока: легкое зажигание дуги и безопасность работы, что достигается напряжением холостого хода не более 60-70 В; стабильное горение дуги на заданном режиме; варьирование током; ограничение тока при коротком замыкании сварочной цепи. Для выполнения этих требований применяют источник переменного или постоянного тока с напряжением холостого хода 60. 70 В и падающей вольт-амперной характеристикой регули­руемой кривизны.

Дуговая сварка классифицируется по степени автоматизации и способам заши­ты шва от взаимодействия с атмосферой.

Технология электрической сварки плавлением Технология электрической сварки плавлениемРучная дуговая сварка. В этом процессе сварщик управляет электродом, поддерживая заданную длину дуги, производя подачу электрода по мере его плавления и перемещения по заготовке. Уясните способы защиты металла шва от атмосферы, обеспечивающие качественное сваренное соединение.

При сварке плавящимся электродом наносят защитно-легирующие покрытия, которые при расплавлении образуют легкие шлаки, покрывающие металл шва и ванну вязкой пленкой, препятствующей окислению. В составе покрытий содержат­ся раскислители и легирующие добавки, которые восстанавливают оксиды в ме­талле шва в период его контакта с жидким шлаком и легируют шов в целях повы­шения эксплуатационных свойств.

При дуговой сварке неизбежные колебания длины дуги не вызывают больших изменений сварочного тока из-за применения источников с крутопадающей вольт-амперной характеристикой.

Обратите внимание на принцип выбора типа, марки и диаметра электрода для сварки, а также допустимый режим сварки. Ток при ручной дуговой сварке подводят к одному концу электрода, а дуга горит у противоположного на расстоянии около 300. 400мм. При чрезмерном токе возможен перегрев верхней части электрода джоулевым теплом. что вызывает отслаивание защитного покрытия и брак при сварке. Чтобы не допустить перегрева электрода, его диаметр выбирают зависимости от толщины свариваемого металла, а сварочного тока — по диаметру электрода. Изучите области применения этого способа сварки (материалы, толщи­ны, типы конструкций). Способ эффективен при сварке коротких, прерывистых швов сложных траекторий, в труднодоступных местах, в различных пространствен­ных положениях в условиях ремонта, в опытном производстве, монтаже и строи­тельстве. При ручной сварке объем жидкого металла сварочной ванны незначителен и он может удерживаться на вертикальной стене или в потолочном положении за счет сил поверхностного натяжения. Недостатки способа: тяжелый ручной труд и низкая производительность.

Автоматическая сварка под флюсом. Уясните, как обеспечивается начало процесса сварки, поддержание его на заданном режиме, зашита от атмосферы и роль сварщика. Наладку автомата при заданной толщине свариваемого металла произво­дят наладчик, определяя ток, скорость сварки, напряжение на дуге, а также ско­рость подачи электродной проволока равную скорости ее плавления на данном режиме. Возможные случайные отклонения режима в процессе сварки устраняются автоматически по двум вариантам. В автомате с регулируемой скоростью подачи электродной проволоки, зависящей от напряжения на дуге, копируются действия сварщика. Автомат непрерывно сравнивает заданное напряжение (v3) на дуге с действительным (v д). Если v д v3 — увеличивается, что устраняет обрывы дуги или короткие замыкания. Автоматы с постоянной скоростью подачи электродной проволоки основаны на са­морегулировании дуги, за счет чего при случайном увеличении длины дуги снижает­ся сварочный ток и скорость плавления электрода восстанавливается до заданного режима. Саморегулирование дуги эффективно для большой плотности тока (боль­шой ток или малый диаметр электрода). Качество процесса автоматической сварки обеспечивается правильным выбором марок проволоки для сварки (они имеют пониженное содержание примесей и обозначаются индексом "Св"), а также флюса. Общие требования к флюсу: при взаимодействии с металлом он должен давать шлак с меньшей, чем у металла, плотностью; не образовывать с ним промежуточ­ных соединений; иметь большую усадку. Этим исключаются шлаковые включения в шве и достигается самопроизвольное отделение шлаковой корки от шва при остывании.

Рассмотрите особенности технологии сварки, уяснив, что при автоматической сварке токопровод близко расположен к дуге и можно использовать, не опасаясь перегрева, электроды диаметром 4 . 5 мм и ток до 1600 А и достичь наибольшей производительности процесса сварки. Большая масса жидкой ванны не позволяет выполнять сварку в потолочном положении, а при сварке корневого шва требуются мероприятия по удержанию жидкой ванны (подладки, флюсовые подушки). Автоматическую сварку под флюсом целесообразно применять для однотипных узлов, имеющих протяженные прямолинейные и кольцевые швы — для листовых заготовок повышенной толщины (более 3 мм) из различных сталей, меди, титана, алюминия и их сплавов.

Дуговая сварка в защитных газах. Уясните роль защиты зоны дуги газом, за­ключающуюся в оттеснении атмосферы воздуха из зоны горения дуги защитными газами с одновременным исключением их взаимодействия с металлом сварочной ванны шва.

Следует иметь в виду, что защитные газы могут быть инертными (аргон, гелий) и активными (углекислый газ, азот, водород). Инертные газы не вступа­ют и реакцию с металлом электрода и сварочной ванны и не растворяются в нем. Поэтому химический состав шва идентичен составу свариваемого металла, что обеспечивает наиболее высокое качество сварных соединении. Важно усвоить, что инертные газы применяют при сварке легированных сталей и сплавов на основе титана, циркония, ниобия, алюминия, магния.

Для ряда сплавов качественные соединения получают при сварке в среде активных газов, которые могут вступать в химические реакции с металлом свароч­ной ванны. Так, большинство марок конструкционных сталей сваривают в среде углекислого газа. Попади в зону высоких температур дуги, он диссонирует с выделением атомарного кислорода. Для зашиты от окисления применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца (1-2%), которые способны восстановить оксид железа; при этом продукты реакции всплывают на поверхность шва в виде шлака.

Сварку в среде защитных газов осуществляют плавящимся или неплавящимся электродом. В последнем случае электрод изготавливают из вольфрама, а для за­шиты используют инертные газы. Сварку выполняют вручную, на полуавтоматах и автоматах.

Стабилизация процесса сварки плавящимся электродом в защитных газах обеспечивается саморегулированием дуги при постоянной скорости подачи элект­рода. При этом применяют электродную проволоку малых диаметров (1 . 3 мм), повышенные значения тока и источники с жесткой или возрастающей характеристи­кой. В этих условиях короткие замыкания между электродом и заготовкой не опасны для источника тока, так как электродная проволока малого диаметра играет роль плавкого предохранителя.

При сварке в защитных газах сварочная ванна охлаждается быстрее, так как объем ее мал. Это позволяет, в отличие от сварки под флюсом, производить сварку в защитных газах в потолочном и вертикальном положении. Например, возможна сварка встык невращающихся труб за счет движения автоматической сварочной головки вокруг стыка трубы.

Читайте также:  Как установить трехфазный счетчик электроэнергии

Сварка и обработка материалов плазменной струей. При этом методе сварки источником теплоты служит струя газа, ионизированного в дуге, которая, соуда­ряясь о менее нагретое тело, деионизируется с выделением большого количества теплоты, позволяющим считать ее вторичным источником. Температура плазмен­ной струи зависит от степени ионизации газа. Для ионизации используют столб сжатой дуги, т.е. дуги, горящей в узком канале, через который под давлением про­дувают газ (аргон, азот, водород), дополнительно увеличивающий степень ее вжатия, В этих условиях температура газа в столбе дуги достигает 30000°С, что по сравнению со свободно горящей дугой резко увеличивает степень ионизации и температуру газа, выходящего из канала с большой скоростью в виде струи. Этот источник теплоты имеет высокую концентрацию тепловой энергии и обладает защитными свойствами. Струя плазмы используется в двух вариантах: в совмеще­нии с дугой (при термической резке) и обособленно от дуги (при сварке, наплавке, напылении). Последний вариант пригоден для обработки токонепроводящих ма­териалов.

Электрошлаковая сварка. Рассмотрите сущность процесса и его отличия от сварки под флюсом. Для начала процесса необходима шлаковая ванна, которую получают с помощью сварочной дуги. Подавая флюс в дугу, создают значительный слой электропроводного жидкого шлака. После создания слоя жидкого шлака дуга погружается в него, удлиняется и становится неустойчивой. Это приводит к прекращению дугового разряда и замыканию сварочной пени через жидкий шлак, подогреваемый джоулевым теплом при прохождении через него электрического тока. Плавление электронной проволоки, подаваемой и сварочную ванну, обеспечи­вается теплотой перегреваемого шлака. Теплота расходуется и на оплавление кро­мок спариваемых заготовок по всей толщине. Следовательно, в электрошлаковом процессе источником теплоты является шлаковая ванна. Источник теплоты являет­ся распределенным в отличие от сосредоточенного источника — дуги. За счет приме­нения такого источника обеспечивается возможность сварки за один проход загото­вок большой толщины и достижение высокой производительности. Процесс свар­ки возможем при вертикальном расположении шва; скорость процесса сварки 1. 5м/ч а производительность тем выше, чем больше толщина свариваемых заготовок.

Электрошлаковую сварку применяют для соединения толстолистовых (бо­лее 20 мм) заготовок, отливок поковок и слитков из чугуна, стали, медных, никелевых, титановых и алюминиевых сплавов. Возможно выполнение стыковых (прямолинейных и кольцевых) швов, наплавов, а также тавровых швов при изго­товлении крутых гидроцилиндров, станин прессов и крупных узлов оборудования тяжелого машиностроения.

Сварка электронным лучом. Процесс относится к сварке плавлением. В от­личие от дуговых методов сварки выполняется в глубоком вакууме, где ма­ло ионов, переносящих электрические разряды. Поэтому в вакууме дуговой электрический заряд неустойчив. Для сварки в вакууме с давлением 1,33 • 10 -8 . 1,33 • 10 -10 МПа в качестве источника теплоты используют поток ускоренных электронов. Скорость электронов равна примерно половине скоро­сти света, что достигается высоким напряжением (40. .. 150 кВ) между катодом и заготовкой (анодом). Электроны, излучаемые с катода, разгоняются, концентри­руются в луч и бомбардируют металл, выделяя при торможении теплоту за счет перехода кинетической энергии в тепловую. Важно отметить, что энергию луча можно концентрировать на весьма малой плошали в глубине металла, где происхо­дит торможение основного потоки электронов. Это обеспечивает весьма высокую проплавляющую способность луча, позволяющую сваривать заготовки толщиной до 50 мм за сами проход без разделки кромок и получать швы минимальной ши­рины, что исключает искажение формы заготовок при сварке. Сварка электронным лучом применима для заготовок, размещаемых в камере, и обеспечивает наиболее високос качество соединений любых металлов, в том числе тугоплавких, легко окисляемых при повышенных температурах.

Лазерная сварка. При лазерной сварке источником теплоты для расплавления свариваемых кромок служит узконаправленный монохроматичный световой луч, который способен нагревать металл и другие непрозрачные материалы. Основные достоинства лазерной сварки: высокая локальность пятна нагрева, равного диамет­ру электронного луча, но не требующая вакуумной среды. Лазерную сварку ведут в воздушной среде, а для зашиты металла от окисления используют струйные спо­собы газовой защиты. Лазерную сварку применяют в промышленности для свар­ки тонколистовых конструкций из разных конструкционных сплавов, в том числе и ограниченно свариваемых другими методами.

Термическая резка. Под термической резкой понимают местное удаление материала заготовки по траектории реза. По механизму удаления различают хими­ческий процесс окисления нагретого металла кислородом и перевода его в легкоплавкие оксиды, удаляемые из зоны реза, а также электромеханический процесс нагрева до расплавления и выдувания жидкого металла из зоны реза. К первому относят газокислородную резку, а ко второму — дуговую, плазменную, электрон­но-лучевую и лазерную.

Технология электрической сварки плавлением

Сварка плавлением — общий термин для сварочных процессов,которые протекают с расплавлением сварочных материалов в месте сварки. [1] Плавление материалов под действием высокой температуры сопровождается фазовыми переходами в зоне термического влияния материала [1] :755 [2] .

Существуют методы твердой сварки без плавления материалов (ультразвуковая, сварка взрывом, диффузионная и др.).

Содержание

Применение [ править | править код ]

Сварка плавлением занимает ключевую роль в строительстве. Она позволяет надежно крепить металлические детали. Этот метод сварки применяется в разных областях — от создания самолетов и автомобилей до произведений искусства.

Типы сварки плавлением по источникам теплоты [ править | править код ]

Электрические [ править | править код ]

Технология электрической сварки плавлением

Технология электрической сварки плавлением

Электрическая дуговая сварка [ править | править код ]

Дуговая сварка позволяет сваривать металлические заготовки с помощью промежуточного присадочного металла. При сварке возникает электрическая дуга, в которой происходит выделение теплоты. [3] По типу возбуждения дуги различают — дугу прямого действия и дугу косвенного действия. Дугу прямого действия дуга возникает между электродом и основным металлом, который сводит в сварочную цепь, при этом для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и на электродах; дуга косвенного действия горит между двумя электродами.

Электродуговая сварка — самый распространенный способ подводной сварки. Подводная сварка имеет множество применений — ремонт корпусов судов, нефтяных вышек, трубопроводов и др.

Видами электрической дуговой сварки являются:механизированная сварка в среде защитных газов, ручная дуговая сварка покрытым электродом ,механизированная сварка под слоем флюса, сварка неплавящимся электродом в среде защитных газов и др.

Лазерная сварка [ править | править код ]

Источником теплоты при лазерной сварке является луч лазера. Лучевая сварка является очень точным виде сварки плавлением. Лазерный луч может быть разделен одновременно на несколько мест сварки, что позволяет значительно снизить стоимость процесса. Лазерная сварка находит применение в автомобильной промышленности.

Электромагнитная индукция [ править | править код ]

Индукционная сварка является разновидностью контактной сварки. В индукционной сварке нет точек соприкосновения металла и электрического источника. В индукционной сварке источником теплоты является магнитное поле. [4]

Химические источники [ править | править код ]

Технология электрической сварки плавлением

Газовая сварка [ править | править код ]

Источником теплоты при газовой сварке является пламя горелки. Пламя возникает при сжигании в горелке горючих газов (ацетилен, водород и др.). Ацетиленокислородные горелки является наиболее распространенными.

Термитная сварка [ править | править код ]

Термитная сварка использует в качестве источников теплоты экзотермические химические реакции. Термитная смесь состоит из окиси металла (ржавчина) и алюминия. Происходит химическая реакция с выделением теплоты. более 4000 О. Ф. [5] Для запуска реакции используется катализатор. Этот вид сварки используется для сварки железнодорожных путей и др.

Читайте также:  Шим регулятор асинхронного двигателя

Семестр

Технология и оборудование сварки плавлением

Разделы дисциплины — 1 Семестр

1. Введение. Понятие о сварочной дуге.
2. Общие сведения о типах сварных швов и соединении. 3.Теоретические основы сварки
4. Сварочные материалы.
5. Общие сведения об источниках питания . Оборудование для сварки плавлением.
6. Технология ручной сварки покрытыми электродами.
7. Дуговая сварка под флюсом.
8. Технология газовой сварки.
Курсовое проектирование
Подготовка к экзамену, экзамен

Введение

Сварочная дуга и сущность протекающих в ней процессов

Состояние вещества характеризуется взаимосвязью молекул и атомов. Различие свойств твёрдого, жидкого и газообразного состояния определяются различием средних расстояний между молекулами.

В твёрдом и жидком они очень малы (малая сжимаемость этих веществ), это состояние называется «конденсированным». В газах это расстояние велико, поэтому они могут легко сжиматься под действием внешнего давления. Этим же и объясняется различие в электропроводности конденсированного состояния (металлов) и газов.

В конденсированных веществах крайние электроны легко теряют связь с ядрами своих атомов и свободно перемещаются по веществу. Такие свободные электроны, называемые электронами проводимости, и являются носителями тока в проводнике.

В газах электроны притягиваются только к своим ядрам, поэтому при обычных условиях газы ток не проводят.

В электрической дуге (плазме) газ ионизирован, благодаря чему он, сохраняя способность сжиматься, приобретает электропроводность вещества, находящегося в конденсированном состоянии. Это и есть четвёртое агрегатное состояние вещества – плазма. В целом же плазма электрически нейтральна, так как сумма зарядов в любой части объёма равна нулю.

Сварочной дугой называют длительный разряд электрического тока в газовой среде между находящимися под напряжением твёрдыми или жидкими проводниками (электродами), который является концентрированным источником теплоты, используемым для плавления металла при сварке.

Электрические заряды в дуге переносятся электрически заряженными частицами – электронами, а также положительно и отрицательно заряженными ионами.

Электроном называется материальная частица, обладающая отрицательным зарядом электричества. Масса электрона составляет –

Положительным ионом называется атом или молекула потерявшая один или несколько электронов.

Отрицательным ионом называют частицу, присоединившую к себе избыточный электрон.

Особенности и условия горения сварочной дуги.

Как уже известно, из предыдущего материала, сварочная дуга представляет собой длительный разряд в газовой среде между находящимися под напряжением электродами. Процесс, при котором происходит образование положительных и отрицательных ионов называется ионизацией, а такой газ – ионизированным. Возникновение дуги длится доли секунды. Дуга , горящая между электродом и изделием называется свободной. Свободная дуга состоит из трёх зон: катодной с катодным пятном, служащим для эмиссии (выхода) электронов; анодной с анодным пятном, бомбардирующимся электродным потоком; и столба дуги, который занимает промежуточное положение между анодной и катодной зонами. Температура в зоне столба дуги достигает 6000 – 7000 0 С в зависимости от плотности тока (см. рис.).

Технология электрической сварки плавлением

Рис. 1. Схема строения свободной дуги:

1 – электрод; 2 – катодная зона; 3 – столб дуги; 4 — анодная зона; 5 – изделие;

lд – длина дуги (расстояние от торца электрода до поверхности св. ванны).

Общие сведения о типах сварных швов и соединений

Сварные соединения и швы

Основные типы сварных соединений

Сварным соединением называется неразъёмное соединение, выполненное сваркой. В металлических конструкциях встречаются следующие виды соединений: стыковые, угловые, нахлёсточные, тавровые и торцовые.(рис. 1).

Технология электрической сварки плавлением

Рис. 1 Сварные соединения

а) стыковое; б) нахлёсточное; в) торцовое;г) угловое; д) тавровое

Классификация и обозначение сварных швов

Сварной шов – это участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла.

Сварные швы могут быть стыковыми и угловыми (рис.2, рис. 3).

Стыковой это шов стыкового соединения. Угловой это шов углового, нахлёсточного и таврового соединений. Гост 2601-84.

Стыковое соединение, это сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцами.

Нахлёсточное – детали частично перекрывают друг друга.

Тавровое – сварное соединение двух элементов под углом друг к другу.

Торцовое – боковые поверхности соприкасаются и свариваются их торцы.

Технология электрической сварки плавлением

Рис.2 Основные положения сварки

Технология электрической сварки плавлением

Рис.3 Обозначение положений сварки

1 – нижнее; 2 – вертикальное или горизонтальное; 3 – потолочное

Сварные швы также подразделяются по положению в пространстве. ГОСТ 11969-84.

Н – нижнее; Пг – полугоризонтальное; Г – горизонтальное;

Л – в лодочку; Пв – полувертикальное; В – вертикальное;

Пп – полупотолочное; П – потолочное.

По протяжённости различают сплошные и прерывистые. Прерывистые могут быть цепными или шахматными рис. 4 а.

Технология электрической сварки плавлением

Рис. 4. Классификация сварных швов

а) по протяжённости; б) по отношению действующих усилий

По отношению к направлению действующих усилий швы подразделяются на продольные, поперечные, комбинированные и косые. Рис. 4 б.

По форме наружной поверхности стыковые швы могут быть выполнены нормальными (плоскими), выпуклыми или вогнутыми.

Выпуклые лучше работают при статических нагрузках, но выпуклость лишний расход металла.

Плоские или вогнутые лучше работают при динамических нагрузках. Нет резкого перехода от основного металла к металлу шва. Рис. 5.

Технология электрической сварки плавлением

Рис. 5. Классификация сварных швов по форме наружной поверхности

Основные типы, конструктивные элементы, размеры и условия обозначения и т. п. регламентированы различными стандартами. К примеру для РДС углеродистых и низколегированных сталей ГОСТ5264-80, представлен на таблице 1. таблица 1

Технология электрической сварки плавлением

Независимо от способа сварки видимый шов обозначают сплошной линией, а невидимый пунктирной рис. 6.

Технология электрической сварки плавлением

Рис. 6 Условное обозначение сварного шва

В стандартах принято буквенно-цифровое обозначение: С – стыковое, У – угловое, Т – тавровое, Н – нахлёсточное. Цифры являются порядковым номером типа шва в данном стандарте. Таблица 2.

Технология электрической сварки плавлением

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА

ДУГОВОЙ СВАРКИ

Производительность процесса ЭДС плавлением в единицу времени можно определить следующим образом:

А) при сварке плавящимся электродом по двум признакам: по массе расплавленного металла Gэ или массе наплавленного металла Gн , определяемого как избыток массы изделия после сварки;

Б) при сварке неплавящимся электродом с введением дополнительного металла – по массе дополнительного наплавленного металла Gд;

В) при сварке неплавящимся электродом без ввода дополнительного металла – по массе расплавленного основного металла Gр.

Масса расплавленного электродного металла за время горения дуги может быть определена по формуле:

Где Gэ – масса расплавленного электродного металла, г;

αэ — коэффициент плавления электродного металла, показывающий массу электродного металла в граммах, расплавленного сварочным током 1А в единицу времени (обычно 1ч), измеряется в граммах на 1 А٠ч, г/(А٠ч);

Iсв – сварочный ток;

tо – время горения дуги (основное время сварки),ч.

Так как во время сварки часть электродного металла теряется, то масса наплавленного металла может быть определена по формуле:

где Gн — масса наплавленного металла, г;

αн — коэффициент наплавки, показывающий, сколько металла с плавящегося электрода под действием сварочного тока в 1А перейдёт на основной металл в единицу времени.

Но часть электродного металла теряется на испарение, разбрызгивание, огарки и т.п. Поэтому, чтобы правильно определить количество необходимых электродов или электродной проволоки, следует учитывать потери электродного металла.

Читайте также:  Приспособления для заточки ножей рубанка своими руками

Потери электродного металла оцениваются коэффициентом потерь — ψ

Откуда αн – коэф. напл. можно выразить через ψ и αэ,

Из этого уравнения следует, что зная коэффициенты плавления и потерь, можно определить коэффициент наплавки.

Коэффициент плавления, как правило, больше коэффициента наплавки.

ПОНЯТИЕ О ПОГОННОЙ ЭНЕРГИИ

Погонная энергия сварки (Дж/см) характеризует количество теплоты в джоулях, введённое в однопроходный шов или валик длиной в 1см и может быть определена как отношение эффективной тепловой мощности дуги Qэф к скорости её перемещения v

установлено, что поперечное сечение однопроходного шва, выполненного дуговой сваркой будет находиться в прямой зависимости от погонной энергии.

Рассмотрим как связаны масса наплавленного металла Gн , время горения дуги tо , скорость перемещения v и сечение валика F, в см 2 :

Где γ – плотность г/см 3 ;

l – длина шва в см.

скорость перемещения дуги может быть выражена следующим уравнением:

подставим это уравнение в уравнение погонной энергии (10), получим

Рассмотрим полученное выражение погонной энергии для случая ручной сварки электродом УОНИ-13/45: напряжение на дуге ……. Uд = 25 В

эффективный к.п. д. дуги …….. η = 0,8

коэффициент наплавки ……..αн = 9,0 г / (А٠ч)

и для случая автоматической сварки под слоем флюса ОСЦ-45, когда:

напряжение на дуге ………… Uд = 36 В

эффективный к.п. д. дуги …….. η = 0,85

коэффициент наплавки ……..αн = 13 г / (А٠ч)

подставим в выражение погонной энергии значения составляющих величин для электродов УОНИ-13/45, получим

Qэф / v = (25·0,8·7,8·3600 / 9,0) · F = 62 400·F

Где 3600 введено для перевода 1ч в секунды,

а при сварке под флюсом ОСЦ-45

Qэф / v = (36·0,85·7,8·3600 / 13) · F = 66 000·F

Учитывая, что значение таких величин, как αн иηпридуговой сварке может колебаться в больших пределах, чем разница между коэффициентами 62 400 и 66 000, для обоих способов сварки можно принять

Qэф / v = 65 000·F (15)

В тех случаях, когда расчёт погонной энергии производится по площади сечения шва, выраженной в мм 2 , уравнение (15) примет вид

Q = Qэф / v = 650·F (16)

Найденная зависимость между сечением и погонной энергией позволяет без длительных расчётов определить , зная значение погонной энергии, сечение валика и наоборот, зная сечение валика, погонную энергию.

Пример: Определить погонную энергию q, если сечение валика F = 60 мм 2 .

Известно, что qп = Qэф / v = 650·F, тогда Qэф / v = 650·F = 650·60 =

Пример 2. Известно, что погонная энергия составляет qп = 26 000 Дж/см. Найти сечение валика F.

Известно, что qп = Qэф / v = 650·F, тогда F = 26 000/650 = 40,0 мм 2 .

Вопросы для самопроверки ( контрольные вопросы)

1. Что такое сварочная ванна ?

2. Из чего состоит металл сварного шва при сварке плавящимися и

3. Какие функции выполняют плавящиеся и неплавящиеся электроды ?

4. Для чего необходима защита сварочной ванны, дуги и конца нагретого электрода ?

5. На какие виды подразделяется сварка по способу защиты ?

6. В чём сущность сварки покрытыми электродами?

7. За счёт чего осуществляется защита зоны горения дуги при сварке под

8. В чём сущность сварки в защитных газах ?

9. В чём сущность процесса электрошлаковой сварки ?

10. Каковы особенности электроннолучевой сварки ?

11. Каковы особенности лазерной сварки ?

12. Как называется четвёртое агрегатное состояние вещества в

электрической сварочной дуге ?

13. Что понимается под тепловой мощностью электрической дуги Q ?

14. Что понимается под эффективной тепловой

мощностью электрической дуги Qэф? (Qэф = Q η);

15. Что представляет собой эффективный к.п.д. нагрева изделия – η ?

16. Что характеризует собой погонная энергия (Дж/см) и как она определяется ? qп = Qэф / v = IUдη / v;

Классификация напряжений и деформаций

Сварка, как и другие процессы обработки металлов (штамповка, литьё, прокатка, термообработка) вызывают в изделиях собственные напряжения. Собственными называются напряжения, которые возникают без приложения внешних сил. В зависимости от причины возникновения различают следующие напряжения:

— тепловые, возникающие из-за неравномерного распределения температуры при сварке;

— структурные, появляющиеся вследствие структурных превращений сходных с закалкой. В зависимости от времени существования собственных напряжений и деформаций их подразделяют на временные и остаточные. Временные существуют в какой то момент времени. Если возникшее напряжение не превышает предела упругости, то временные напряжения и деформации исчезают (снимаются) после охлаждения изделия. Остаточные – остаются в изделии после исчезновения причины их вызвавшей. Эти напряжения и деформации также возникают вследствие неравномерного нагрева, но они слишком велики и могут привести к появлению трещин или разрушению сварного соединения. Разрушения может и не произойти, но конструкция выходит из заданных размеров. Основные виды деформаций в сварных соединениях представлены на рисунке 1.

Технология электрической сварки плавлением

Рис.1. Основные виды деформаций сварных соединений:

а — направление действия продольных и поперечных напряжений;

б – деформация стыкового соединения;

в – деформация сварной двутавровой балки (цифрами указан порядок наложения сварных швов, стрелками — направление действующих напряжений;

г – вид деформированного сварного тавра, t — стрела прогиба.

Весь комплекс мероприятий по борьбе с деформациями и напряжениями от сварки можно рассматривать по двум группам:

1) — мероприятия, предотвращающие возможность возникновения напряжений и деформаций или уменьшающие их влияние;

2) — мероприятия, обеспечивающие последующее исправление деформаций и снятие остаточных напряжений. К первой группе можно отнести такие меры, как выбор правильной последовательности сварки изделий, жёсткое закрепление изделий, применение обратного выгиба, применение гнутых профилей и т.д.

Ко второй группе относятся: местная проковка металла шва и зоны термического влияния (ЗТВ), местный нагрев, термообработка и т.д.

1. как классифицируются основные виды напряжений и деформаций?

2. какие меры применяются по борьбе с напряжениями и деформациями?

Рис.5. Особенности кристаллизации металла при различной форме провара

Форма проплавления определяет направленость роста кристаллитов. При большом коэффициенте формы проплавления вследствие направленности теплоотвода в изделие угол наклона осей кристаллитов меньше 90° относительно вертикальной оси шва. При электроннодуговой сварке он близок 90°.

Для металлов и сплавов, претерпевающих при охлаждении аллотронические превращения первичная структура сохраняется до температуры этого превращения. Для сплавов на основе железа аллотронические превращения проявляются в переходе железа в α — железо. Такой переход , происходящий в твердом состоянии называют вторичной кристаллизацией, а структура возникающая при этом называется вторичной. Характер вторичной микроструктуры зависит от химического состава металла шва, термического цикла сварки и других причин.[3]

Плавящиеся материалы

Присадочный металл и другие вещества, используемые при сварке плавлением с целью получения неразъемного соединения, удовлетворяющего определенным требованиям, называются сварочными материалами. К сварочным материалам относят сварочную проволоку, присадочные прутки, порошковую проволоку, плавящиеся покрытые электроды, неплавящиеся электроды, флюсы, защитные газы и металлические порошки.

Если дополнительный металл в процессе сварки включен в сварочную цепь, он называется электродным, а если не включен — присадочным.

Семестр

Технология и оборудование сварки плавлением

Разделы дисциплины — 1 Семестр