Механизированные способы сварки перечислить

Механизированные способы сварки и наплавки

Лекция 24. Ремонт методами сварки и наплавки деталей

24.1 Ремонт методами сварки и наплавки деталей из малоуглеродистых и легированных сталей, из чугуна и из алюминиевых сплавов.

24.2 Механизированные способы сварки и наплавки.

Ремонт деталей из среднеуглеродистых и легированных сталей

Детали из малоуглеродистых сталей свариваются хорошо. Удовлетворительные результаты по качеству сварного шва получаются при сварке сталей и со средним содержанием углерода (С = 0,35-0,45%). Свариваемость ухудшается при содержании углерода сверх 0,45 %. Сварка термически обработанных деталей из среднеуглеродистых и легированных сталей затруднительна по следующим причинам:

1) из-за высокой температуры ухудшаются механические свойства термически обработанных деталей;

2) легирующие примеси образуют тугоплавкие окислы, остающиеся в наплавленном сдое;

3) из-за малой теплопроводности происходит перегрев и возникает хрупкость;

4) происходят самозакаливание, образуются трещины.

Ремонт деталей из чугуна

Для чугунных деталей, не подвергающихся высоким напряжениям и не требующих высокой прочности соединений и последующей механической обработки, применяется холодная сварка. Для сварки чугуна холодным способом используются- малоуглеродистые стальные электроды с меловой обмазкой. Прочность сварки при одинаковых условиях зависит от глубины провара. Во избежание выкрашивания, возможного при глубоком проваре, прочность сварки достигается установкой шпилек на подготовленной под заварку поверхности. Хорошие результаты. Дает применение газовой заварки чугунных деталей латунными стержнями.

Горячая сварка чугуна дает хорошие по качеству сварочные швы и может выполняться электродугой или газовым пламенем. При горячей сварке электродуговым способом ремонтируемая деталь заформовывается в песок и нагревается до температуры 650 – 750 °С, после чего производится ее наплавка чугунным электродом; затем изделие медленно охлаждается на огне иди в горячем песке. При горячей ярке применяются электрода из серого чугуна с высоким содержанием кремния, а при сварке газовым пламенем – чугунные прутки.

Механизированные способы сварки и наплавки

Механизированные способы сварка и наплавки способствуют улучшению качества ремонтируемых деталей, резкому повышению производительности труда и снижению себестоимости ремонта. Различают сварку и наплавку с автоматическим и полуавтоматическим циклами. При автоматической сварке или наплавке механизированы все операции перемещения электрода и детали, а также возбуждения и поддержания дуги. При автоматической сварке и наплавке механизированы только движения подачи электрода.

Сварка и наплавка под сдоем флюса может быть автоматической и полуавтоматической. Автоматическая сварка иллюстрирована схемой. Наплавку производят на постоянном токе при обратной полярности с использованием сварочного генератора и очень редко на переменном токе, так как колебания напряжения в сети влияют на качество наплавленного слоя. Наплавку тел вращения осуществляют на токарном станке с редуктором, уменьшающим частоту вращения шпинделя до 0,25 – 4 об/мин. Наплавочную головку размещают на суппорте станка. С целью получения наплавленного слоя требуемых свойств, применяют следующие способы легирования: через электродную проволоку, через порошковую проволоку, через флюс и комбинированный способ. Процесс характеризуется следующими данными: сила тока

где d_э – диаметр электрода; напряжение 25 – 30 В; скорость подачи проволока 75 – 180 м/ч.

Для повышения производительности наплавки под слоем флюса применяют многоэлектродную наплавку (до 8 электродов). Таким способом удобно наплавлять плоские поверхности.

Рис.20.1. Схема сварки под сдоем флюса: I – наплавляемая деталь; 2 – оболочка расплавленного флюса; 3 – газовое пространство; 4 – бункер с флюсом; 5 – направляющий мундштук; 6 – электродная проволока; 7 – дуга; 8 – шлаковая корка; 9 – наплавленный шов	Рис.20.2. Схема установки для вибродуговой наплавки: 1 – деталь, 2,3 – трубки подвода охлаждающей жидкости; 4 – электродная проволока; 5 – ролик подачи проволоки; 6 – кассета с проволокой; 7 – электромагнитный вибратор; 8 – ось вибрирующего мундштука; 9 – катушка самоиндукции; 10 – насос
Рис. 20.3. Схема установки для наплавки в среде защитных газов: 1 – мундштук; 2 – сопло для подачи защитного газа; 3 – газовое сопло;4 – наконечник; 5 – электродная проволока;	Рис. 20.4. Схема электроконтактной наплавки: I – контактный ролик; 2 – деталь; 3 – проволока; 4 – наплавочный ролик; 5 – вторичный контур; 6 – первичный контур; 7 – прерыватель

Вибродуговая наплавка. Этот способ наплавки является разновидностью дуговой наплавки плавящимся металлическим электродом. Особенность вибродуговой наплавки заключается в том, что электродный материал расплавляется теплом, которое выделяется в результате возникновения периодически повторяющихся электрических разрядов, т.е. прерывисто горящей .дугой. Прерывистость горения дуги обусловлена вибрациями электродной проволоки вдоль ее оси с помощью электромагнитного или механического устройства. Работа установки иллюстрирована схемой. Амплитуда вибрации 1,5 – 2,5 мм. Диаметр проволоки от 1,2 до 2,5 мм. Сила сварочного тока от 100 до 200 А, напряжение 12 – 24 В. Скорость подачи электродной проволоки 0,5 – 3,5 м/мин. Вибродуговая наплавка применяется с охлаждающей жидкостью, без охлаждения в среде защитных газов и под слоем флюса. Недостаток состоит в снижении усталостной прочности на 30–40 %. При использовании защитных газов усталостная прочность снижается в меньшей мере.

Наплавка в среде защитных газов. Сущность способа заключается в том, что электрическая дуга горит между электродом и наплавляемой деталью в струе газа, вытесняющего воздух из плавильного пространства и расплав металла защищается от действия кислорода и азота воздуха. При наплавке и сварке стальных деталей используют углекислый газ при сварке алюминия – аргон или гелий. Сварку и наплавку выполняют электродной проволокой .диаметром от 0,8 до 2,5 мм. Марка проволоки – Нп-30ХГСА. Сила сварочного тока 75 А, напряжение на дуге 18 – 20 В. Толщина наплавленного слоя составляет 0,6 – 1 мм, твердость НRС 24-35, повышающаяся после закалки до НRС 50. Наплавка деталей в среде углекислого газа по сравнению с наплавкой под слоем флюса имеет следующие преимущества:

¾ возможность наплавки шеек валов диаметром от 10 мм и выше;

¾ более высокая (на 20 – 30%) производительность процесса;

¾ меньший нагрев детали; отсутствие необходимости очистки наплавленного слоя от шлаковой корки. Недостатков процесса является склонность наплавленного слоя к образованию трещин и значительное разбрызгива­ние металла.

Наплавка порошковой пдоволокой. Порошковая проволока пред­ставляет собой свернутую из стальной ленты трубку диаметром 2 -3 мм, заполненную шихтой в виде механической смеси легирующих (ферро-сплавы, углерод, различные металлы), защитных (мрамор, плавиковый шпат и др.) компонентов, железного порошка, а также веществ, стабилизирующих горение дуги. Наплавка возможна откры­той дугой, в среде углекислого газа, под слоем флюса, на уста­новке для вибродуговой наплавки или вручную.

Электроконтактная наплавка. Сущность способа заключается в навивке на поверхность восстанавливаемой детали проволоки, ко­торая приваривается электроконтактным способов импульсами тока большой силы при одновременном деформировании проволоки до тре­буемой толщины слоя покрытия.

Электроконтактный способ наплавки является весьма перспек­тивным. Он обладает следующими достоинствами: высокая производительность, достигающая 100 см/мин при толщине покрытия 1 мм; незначительная зона термического влияния (до 0,3 мм); незначи­тельные потери присадочного материала; благоприятные производст­венные условия для работы сварщиков.

Дата добавления: 2016-07-05 ; просмотров: 5888 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Особенности технологии механизированной сварки

Неразъёмное соединение материалов посредством сварки относится к наименее затратным по времени и расходу материалов и энергии операциям. Помимо распространённой электродуговой существуют механическая сварка и термомеханическая.

Классификация механизированных и автоматизированных процессов

Принято разделять технологические процессы на холодные и высокотемпературные. Последние более распространены и являются модернизированным прототипом ручной электродуговой сварки электродом во флюсовой обмазке.

Механизированная дуговая сварка устраняет вынужденные ограничения в производительности, защите поверхности шва и металла деталей, снижении температурных деформаций вследствие неравномерности нагрева.

Дуговая плазменная

Сварка деталей ведётся локальным плазменным потоком. Диапазон температур потока раскалённых газов 5–30 тыс. градусов. Плотность и тугоплавкость металлов не играют существенной роли.

Тепловое воздействие дуги дополняется энергией расширяющихся газов. Обычно это аргон в чистом виде либо в смеси с гелием. Они исключают попадание воздуха атмосферы, иных окислителей в рабочую зону. Используются токи разной полярности.

Градация мощности аппаратуры:

• До 25 А – локализация нагрева, исключение прожогов и коробления тонкостенных элементов, разрушение оксидной плёнки алюминия.
• До 150 А – металл плавится на заданной глубине без повреждения пограничных участков.
• Более 150 А – идёт сквозной проплав высокопрочных и тугоплавких сталей.

Технологические механизированные и автоматические линии дают преимущества в 3–4-кратном ускорении процедуры в сравнении с ручными аппаратами для прецизионной сварки. Трудоёмкая пайка уступает место микросварке:

• Шов не нуждается в зачистке и выравнивании.
• Отпадает надобность в подготовке поверхности перед сваркой.
• Отсутствие температурных деформаций.
• Универсальность – доступна сварка цветных, чёрных металлов, чугуна.
• Безопасность.

[stextbox сварщик ЦКБА г. Омска В. П. Ермолько: «Для мелкосерийного производства точных изделий альтернативы плазменной сварке нет».[/stextbox]

Механизированная под слоем флюса

Розжиг электрической дуги под слоем механически наносимого гранулированного флюса допускает сваривание с шириной фронта до 100 мм. В таком случае предполагается использование многоэлектродного мундштука или газоразрядных электродов. Флюс на основе силиката марганца подаётся из бункера на заданную ширину шва. Скорость сваривания доходит до 100–300 м/час.

Предусмотрена предохранительная мера – создание избыточного давление защитного газового пузыря. Тепловой фон хвостовой части сплава сварочной ванны снижается без резких перепадов температуры, что противодействует возникновению микротрещин. Разбрызгивание металла ограничено, не превышает 2%.

Преимущества метода:

• Расплав легируется и раскисляется за счёт компонентов флюса.
• Относительно ручной сварки скорость изменяется в десятки раз.
• Стабильность горения дуги.
• Контакт с кислородом и азотом атмосферы исключается.

Полуавтоматическая дуговая электросварка плавящимся электродом

Сварка ответственных конструкций в произвольном пространственном положении шланговыми полуавтоматами с синхронизированной подачей присадочной проволоки лидирует по доступности. Они изготовляются в соответствии с ГОСТ 18130—79 Е.

Невысокая стоимость и надёжность стационарных и переносных устройств даёт выигрыш в производительности до 8 раз, применение оправдано замечательными способностями:

• Принудительное либо естественное охлаждение горелки.
• Зона дуги защищается инертным газовым облаком либо флюсом или используется порошковая самозащитная проволока.
• Стальная присадочная электродная проволока сплошная либо порошковая, алюминиевая – сплошная.
• Варьируются виды подачи и регулировки скорости выхода проволоки с бобины.

Предохранительная газовая среда преимущественно представлена аргоном, гелием, смесями. Для низкоуглеродистых сталей толщиной до 40 мм – углекислым газом. Водяное либо воздушное принудительное охлаждение продлевает срок службы вольфрамового неплавкого электрода.

[stextbox самостоятельная сборка полуавтомата на основе сварочного инвертора.[/stextbox]

Автоматическая орбитальная система

Стационарные и мобильные комплексы орбитальной сварки управляются компьютерной программой. Обслуживающий персонал не вмешивается в технологический процесс.

Автоматические аргонно-дуговые станции оснащены неподвижной горелкой, вращение детали вокруг оси сопряжено с ограничениями размеров по длине, суммарной массе изделия.

Орбитальная система лишена этого недостатка. Применяется для соединения плетей магистральных трубопроводов встык, соединений фланцев в труднодоступных местах. Манипулятор продвигает горелку по заданной траектории, совершая колебательные движения для равномерного заполнения разделки. Тело заготовки остаётся в статичном состоянии.

Многопроходная головка устанавливается по направляющим кольцам. Напряжение питания сети 230–500 В. Диапазоны размеров труб:

• Ø25–89 мм;
• Ø60–168 мм;
• Ø168–1800 мм.

Термомеханическая

Различные методики частично механизированной сварки предусматривают сжатие с одновременным воздействием локального источника тепла для совместной пластической деформации сопрягаемых поверхностей в зоне наибольшего электросопротивления. Под общим термином контактная сварка объединены три различных метода:

1. Стыковая сварка – торцы заготовок компактного сечения нагревают и сдавливают, добиваясь пластической деформации обеих частей изделия по всей площади. Применяются 2 способа:
   • Сварка сопротивлением – соединение однородных сплавов малого сечения сложных форм с предварительной обработкой торцов, точной подгонкой по площади сечения.
   • Сварка оплавлением не требует подготовки торцов. Нагрев стыков ведётся до оплавления. Окислы, загрязнения при сжатии выдавливаются из зоны стыковки.
2. Точечная и роликовая (шовная) сварки преимущественно применяются для сварки листовых материалов внахлёстку. Различия только в величине контакта. Точечное соединение фиксирует заготовки на отдельных участках. Роликовое – непрерывным швом. Оборудование для механизированной сварки схематично представляется парой электродов, оказывающих давление на листы. Импульсный нагрев с плавлением металла и взаимным проникновением литого ядра сварной точки происходит в доли секунды. Сжатие препятствует частичному вытеканию расплава.
3. Сварка трением – высокопроизводительный способ сплочения разнородных сплавов. Активно применяется для производства концевого режущего инструмента. Хвостовики из конструкционных сталей соединяют с быстрорежущими сплавами. Торцы вращающейся и неподвижной заготовки разогреваются до пластического течения под давлением силой трения. Осадка (сдавливание) после остановки вращения создаёт прочное монолитное соединение.
4. Диффузионная сварка проводится в вакуумной камере, степень разряжения влияет на скорость диффузии. В месте соединения прилагается усилие по сжатию. При необходимости оказывается электроконтактный, индукционный или радиационный нагрев. Ускорение взаимного проникновения частиц решается химическими составами, применением вспомогательных материалов. Достижимо получение на основе диффузионной сварки слоистых конструкций из малосовместимых материалов.

Среди 35 видов создания прочных контактов на основе пайки и сварки, существуют методики для неметаллических материалов и оптоволокна.

[stextbox=’info’]На основе оборудования для сварки созданы схемы упрочнения поверхности металлов.[/stextbox]

Источник