Прогрессивные способы сварки это

ПРОГРЕССИВНЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ. И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ. СНИЗИТЬ ДЕФОРМАЦИЮ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Анализ информационных потоков за последние годы, проведен­ный в ИЭС им. Е. О. Патона, свидетельствует о росте количества публикаций, касающихся новых высокопроизводительных процес­сов, в том числе дуговой сварки с увеличенным вылетом электрода, способом сварки порошковой проволокой и т. д. Наблюдается зна­чительное повышение патентной активности в области электрошла — ковой сварки, что обусловлено расширением применения этого спо­соба, в частности при производстве крупногабаритных конструкций из элементов толщиной более 40 мм [30, 31]. Сварочная технология развивается в направлении применения сварки без разделки кро­мок (что позволяет экономить до 15% трудозатрат), а также свар­ки «по узкому зазору», обеспечивающей снижение сварочных де­формаций вследствие уменьшения количества наплавленного ме­талла и тепловложения [31].

Интенсивно разрабатываются способы сварки с высокой плот­ностью энергии: электроннолучевая, плазменная и лазерная, в том числе для соединения крупногабаритных элементов [6, 30].

СВАРКА В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ

Сварка в углекислом газе является одним из ведущих процес­сов в отрасли. Основные проблемы, обусловливающие совершенст­вование этого способа сварки, заключаются в снижении остаточных сварочных деформаций, улучшении формообразования шва и полу­чении бездефектных сварных соединений, разработке мероприятий, устраняющих повышенное разбрызгивание.

С целью снижения деформаций в ИЭС им. Е. О. Патона разра­ботана электродная проволока на основе Si—Мп—Zr, позволяющая проводить сварку на прямой полярности в среде углекислого газа. По сравнению со сваркой на обратной полярности коэффициент наплавки увеличивается на 25—30%, повышается стойкость против кристаллизационных трещин вследствие меньшего перехода приме­сей из основного металла в шов, а угловые сварочные деформации снижаются на 35—40% [32].

Применение переменного тока промышленной частоты для пи­тания дуги при сварке в углекислом газе позволяет использовать более простое и дешевое оборудование. Однако попытки вести свар­ку на переменном токе не имели успеха из-за низкой стабильности процесса. В работе [33] сообщается о разработке способа сварки активированной проволокой на переменном токе, обеспечивающего высокую стабильность процесса. При этом устраняется явление магнитного дутья, а потери металла на разбрызгивание снижаются до 4—6% при удовлетворительной форме шва.

Все большее распространение получает сварка в смесях защит­ных газов. Защитная среда, определяя форму дуги, оказывает влия­ние на склонность металла шва к образованию пор. Швы, выполня­емые при сварке в смеси СОг + 20% Ог (при токе до 500 А и ско­рости сварки до 70 м/ч), не имеют дефектов пористости. Наимень­шие потери на разбрызгивание достигаются при использовании проволоки диаметром 1,4 мм и вылете электрода Сварные базовые детали станков и машин | admin | 01.03.2016

Источник

Прогрессивные способы сварки и наплавки

Сварка в углекислом газе является одним из ведущих процессов в отрасли. Основные проблемы, обусловливающие совершенствование этого способа сварки, заключаются в снижении остаточных сварочных деформаций, улучшении формообразования шва и получении бездефектных сварных соединений, разработке мероприятий, устраняющих повышенное разбрызгивание.

С целью снижения деформаций в ИЭС им. Е. О. Патона разработана электродная проволока на основе Si—Мп—Zr, позволяющая проводить сварку на прямой полярности в среде углекислого газа. По сравнению со сваркой на обратной полярности коэффициент наплавки увеличивается на 25—30%, повышается стойкость против кристаллизационных трещин вследствие меньшего перехода приме­сей из основного металла в шов, а угловые сварочные деформации снижаются на 35—40% [32].

Применение переменного тока промышленной частоты для питания дуги при сварке в углекислом газе позволяет использовать более простое и дешевое оборудование. Однако попытки вести сварку на переменном токе не имели успеха из-за низкой стабильности процесса. В работе [33] сообщается о разработке способа сварки активированной проволокой на переменном токе, обеспечивающего высокую стабильность процесса. При этом устраняется явление магнитного дутья, а потери металла на разбрызгивание снижаются до 4—6% при удовлетворительной форме шва.

Все большее распространение получает сварка в смесях защитных газов. Защитная среда, определяя форму дуги, оказывает влияние на склонность металла шва к образованию пор. Швы, выполня­емые при сварке в смеси СОг + 20% Ог (при токе до 500 А и ско­рости сварки до 70 м/ч), не имеют дефектов пористости. Наименьшие потери на разбрызгивание достигаются при использовании проволоки диаметром 1,4 мм и вылете электрода

В Японии разработан способ дуговой сварки в защитных і азах, при котором предотвращается образование подрезов за счет регулирования формы сварочной ванны дополнительной струей защитного газа, направляемой под давлением в ее хвостовую часть [36]. Благодаря этому жидкий металл, перемещаясь вперед, заполняет весь объем сварочной ванный формирует нормальное усиление шва. В США при сварке горизонтальных угловых швов для устранения подрезов и пористости предложен способ, заключающийся в попеременной подаче двух электродных проволок в зону сварки. Одна из проволок направлена на вертикальный, другая — на горизонтальный элемент. Это дает возможность сваривать материалы с защитным покрытием [37].

В США предложен способ многоэлектродной дуговой сварки в защитных газах, заключающийся в том, что для обеспечения одинакового химического состава и механических свойств по всему сечению шва каждый слой выполняется электродом (или группой электродов) различного химического состава [8]. Другой способ многоэлектродной сварки [39] отличается тем, что при наплавке каждого последующего слоя регулируется объемная доля содержания активного газа в защитной смеси в зависимости от состава электродной проволоки. В результате обеспечивается равномерность свойств наплавленного металла в зоне сварки.

В Японии разработан способ предотвращения прилипания брызг металла к свариваемым деталям, при котором к деталям при­кладывают высокочастотные колебания с частотой более 10 кГц. Эти колебания передаются брызгами металла, в результате чего они «скачут» по поверхности и застывают, не успевая прилипнуть к поверхности

Особенности сварки различных металлов и сплавов.

Сварка углеродистых сталей

Низкоуглеродистые стали можно сварить любым способом газовой сварки. Пламя горелки должно быть нормальным, мощностью 100-130дм 3/ч при правой сварке.

При сварке углеродистых сталей применяют проволоку из малоуглеродистой стали св-8 св-10га. При сварке этой проволокой часть углерода, марганца и кремния выгорает, а металл шва получает крупнозернистую структуру и его предел прочности такового для основного металла. Для получения наплавленного металла равнопрочного основному, применяют проволоку св-12гс, содержащую до 0.17% углерода; 0.8-1.1 марганца и 0.6-0.9% кремния.

Сварка легированных сталей

Легированные стали хуже проводят тепло чем низкоуглеродистая сталь, и поэтому больше коробятся при сварке.

Низколегированные стали (например XCHД) хорошо свариваются газовой сваркой. При сварке применяют нормальное пламя и проволоку СВ-0.8, СВ-08А или СВ-10Г2

Хромоникелевые нержавеющие стали сваривают нормальным пламенем мощностью 75дм3 ацетилена на 1мм толщины металла. Применяют проволоку СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. При сварке жаропрочной нержавеющей стали, применяют проволоку содержащую 21% никеля 25% хрома. Для сварки коррозиностойкой стали содержащей молибден 3%, 11% никеля, 17% хрома.

Чугун сваривают при исправлении дефектов отливок, а так же восстановлении и ремонте деталей: заварке трещин, раковин, при варке отколовшихся частей и пр.

Сварочное пламя должно быть нормальным или науглероживающим, так как окислительное вызывает местное выгорание кремния, и в металле шва образуются зерна белого чугуна.

Медь обладает высокой теплопроводностью, поэтому при ее сварке к месту расплавления металла приходится проводить большое количество тепла, чем при сварке стали.

Одним из свойств меди затрудняющим сварку, является ее повышенная текучесть в расплавленном состоянии. Поэтому при сварке меди не оставляют зазора между кромками. В качестве присадочного металла используют проволоку из чистой меди. Для раскисления меди и удаления шлака применяют флюсы.

Газовую сварку широко используют для сварки латуни, которая труднее поддается сварке электрической дугой. Основное затруднение при сварке состоит в значительном испарении из латуни цинка, которое начинается при 900С. Если латунь перегреть, то вследствие испарения цинка, шов получится пористым. При газовой сварке может испаряется до 25% содержащегося в латуни цинка.

Для уменьшения испарения цинка сварку латуни ведут пламени с избытком кислорода до 30-40%. В качестве присадочного металла используют латунную проволоку. В качестве флюсов применяют прокаленную буру или газообразный флюс БМ-1

Газовую сварку бронзы применяют при ремонте литых изделий из бронзы, наплавке работающих на трение поверхностей деталей слоем антифрикционных бронзовых сплавов и пр.

Сварочное пламя должно иметь восстановительный характер, так как при окислительном пламени увеличиваются выгорание из бронзы олова, кремния, алюминия. В качестве присадочного материала используют прутки или проволоку, близкие по составу к свариваемому металлу. Для раскисления в присадочную проволоку вводят до 0.4% кремния.

Для защиты металла от окисления и удаления окислов в шлаки применяют флюсы тех же составов, что и при сварке меди и латуни.

Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 1256 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Некоторые прогрессивные виды сварки

1. Ультразвуковая сварка– применяется тогда, когда материалы трудно или невозможно сварить электроконтактной или электродуговой сваркой, например:

— керамика и металлокерамика;

Для выполнения монтажных соединений используют ультразвуковые генераторы мощностью около 100 вт, частотой 20-60кгц.

— отсутствие нагрева свариваемых деталей до температуры плавления;

— отсутствие деформаций деталей;

— возможность приварки очень тонких деталей к деталям любой толщины;

— снижение требований к качеству свариваемых поверхностей;

— незначительная потребляемая мощность (единицы КВт);

— ультразвуковые устройства улучшают структуру материалов и улучшают качество сварки.

Недостатки: сложность поддержания режима в зоне сварки.

2. Холодная сварка– применяется для получения контактных соединений без нагрева деталей из пластичных металлов (медь, алюминий и их сплавы, сталь – реже). Качество соединения зависит от подготовки поверхности, высокие требования к шероховатости поверхности.

Применяется также для соединения проводов, кабельных наконечников.

В качестве инструмента применяют специальные клещи, обжимки.

3. Сварка электронным лучом– применяют для тугоплавких металлов. Используют электронные установки, в которых формируются мощные направленные пучки электронов.

— высокая чистота сварного шва;

— сварные швы шириной 1 мм и менее;

— наличие глубокого вакуума;

— появление рентгеновского излучения.

4. Лазерная сварка— производится световым лучом оптического квантового генератора (ОКГ). Применяется для сварки выводов тонкопленочных схем и полупроводников.

Процесс сварки кратковременный , поэтому не повреждаются чувствительные ПП приборы. Применяют также для сварки проводов в стеклянной изоляции.

5. Диффузионная сварка в вакууме– применяют для материалов, сварка которых обычными методами затруднена. Например: сталь с Аl, вольфрамом, титаном. Ее осуществляют при повышенных температурах с применением сдавливающего усилия в спец. вакуумной охлаждаемой камере. Высокое качество сварки.

6. Монтажная микросварка– применяют золотую или платиновую проволоку диаметром 50 мм в качестве электрода при изготовлении микросхем. Методы: термокомпрессионная, косвенным импульсным нагревом, расщеплением электродом.

Термокомпрессионнаясварка осуществляется при одновременном воздействии повышенной температуры и давления.

Применяется при сварке микросхем.

— высокие требования к качеству подготовки поверхности;

— низкая надежность при сварке Аl.

Сварка с косвенным импульсным нагревом – является наиболее прогрессивной. В отличии от термокомпрессионной рабочий инструмент нагревается только в момент сварки, а выделение тепла в нижней части инструмента.

Электроконтактная сварка расщепленным электродом. Сварка осуществляется за счет нагрева при пропускании тока через свариваемые проводники между изолированными друг от друга электродами (вольфрам, молибден).

Преимущества: длительность нагрева меньше, чем у предыдущего способа; возможность повреждения ЭРЭ минимальна.

Недостаток: необходимо строгое соблюдение режимов сварки.

Источник

Передовые способы сварки

ПЕРЕДОВЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ

Все существующие в настоящее время способы сварки принято разделять по технологическим признакам на две группы: способы сварки плавлением и способы сварки давлением. К первой группе относятся все способы сварки, в которых формирование непрерывной кристаллической структуры происходит в результате кристаллизации расплавленного металла в зоне шва без воздействия каких-либо статических, ударных или вибрационных давлений. Довести металл до расплавленного жидкого состояния можно любыми сварочными источниками тепла, каждый из которых может по-своему иметь или не иметь собственного, особого влияния на качество расплавляемого металла. Ко второй группе относятся способы сварки, при которых металл непосредственно в зоне шва может быть холодным или же иметь температуру ниже или выше точки плавления, но, самое главное, сваривание происходит при действии на сварное соединение статического, ударного или даже высокочастотного вибрационного давления.

Схема сварки по методу . Как известно, при этом способе сварки нагрев деталей бесконтактный. От трансформаторов ролики подводят ток к свариваемым деталям и сдавливают их. Сварочный ток от каждого трансформатора проходит по прилегающей к нему детали и может быть отрегулирован в каждом трансформаторе соответственно размерам нагреваемых деталей. Отсюда видно, что отличительная особенность сварки по методу заключается в том, что направление тока здесь перпендикулярно направлению действия давления. При нормальной контактной сварке можно убедиться, что направление тока через свариваемый контакт всегда совпадает, с направлением действия давления. Сварка по методу в настоящее время имеет весьма ограниченное применение (при изготовлении некоторых заготовок для инструмента).

Существуют другие варианты подвода сварочного тока и возбуждения магнитного потока. Однако практическое значение для успеха этого метода сварки будет иметь создание в зазоре между трубами газо-защитной атмосферы, которая позволит получить высококачественные сварные соединения. Сварка давлением с высокочастотным нагревом может использоваться также при различных вариантах токоподвода. Одна из схем высокочастотного нагрева тонкостенных труб. Здесь высокочастотный ток от генератора подводится к индуктору, представляющему собой петлю из прямого и обратного проводов. На эти провода, сделанные из трубок и охлаждаемые внутри водой, надеваются слоистые железные сердечники для концентрации магнитного потока. Индукторы с магнитными сердечниками играют роль своеобразного трансформатора, у которого первичным витком является провод, а магнитной системой — сердечник, замыкающийся нагреваемыми кромками. Роль вторичного витка играют опять-таки свариваемые кромки, которые нагреваются благодаря магнитному гистерезису и вихревыми токами Фуко в течение всего времени нагрева. Газопрессовая сварка, используемая для стыковой сварки труб, также относится к группе способов сварки давлением. Сварка осуществляется путем нагрева торцов труб газовой горелкой особой конструкции с кольцевым расположением сопел. Подробные сведения об этом способе сварки можно найти в соответствующей специальной литературе. Термитная сварка используется главным образом для сварки стыков у трамвайных рельсов и стальных проводов. Сущность процесса сводится к нагреву стыков, заформованных в опоке расплавленным железом и шлаком, которые получаются в тигле в результате известной термитной реакции восстановления алюминием железа из его окислов. Сварка холодная, трением и ультразвуковая — все это сравнительно новые способы. Сварка холодная может осуществляться в нахлестку или в стык по схеме . Свариваемые детали, контактные поверхности которых предварительно зачищены стальными щетками, зажимаются между стальными цилиндрами, которые служат направляющими для стальных пуансонов при их движении навстречу друг другу. Пуансоны глубоко внедряются в свариваемые пластины, обеспечивая большие пластические деформации металла в зоне контакта. При этом происходит целый ряд сложных металлофизических процессов, в результате которых вокруг контакта формируется непрерывная кристаллическая структура, т. е. происходит сваривание. Кратко холодное сваривание можно обрисовать следующими основными процессами, которые могут проходить одновременно или порознь в большей или меньшей степени. При глубоких пластических деформациях металла разрушаются границы между зернами; сами зерна дробятся на многочисленные блоки, которые схватываются друг с другом, образуя новые зерна другой формы и размеров. При скольжении блочных осколков относительно друг друга на поверхностях скольжения мгновенно вспыхивают высокие температуры, под действием которых отдельные атомы металлических решеток и многие группы элементарных кристаллов схватываются друг с другом так, что в дальнейшем уже деформируются самостоятельными блоками до следующего мгновения, когда вновь разрушаются старые связи и возникают новые. Внутри металла непрерывно движутся группы кристаллов и целые кристаллические блоки, энергия которых различна. Различно также направлены и силы металлической связи. Многие атомные слои оказываются незаполненными (имеются вакансии); здесь же рядом возникают сверхнормальные сгущения в расположении атомов. Металл в микрообъемах всюду энергетически неуравновешен, благодаря чему избыточная энергия разряжается различными способами.

Все эти процессы по своей природе электрические, так как каждому изменению формы любого объема металла в некоторых случаях соответствуют только упругие деформации электронных оболочек свободных электронов, а иногда и перестройка этих оболочек, сопровождаемая или микроискровыми разрядами, или круговыми микротоками, под влиянием которых с различной интенсивностью проходят процессы рекристаллизации. Следует отметить, что процессы рекристаллизации характерны тем, что атомы способны перемещаться только в пределах соседних зерен. Эта весьма схематическиобрисованная картина внутренних процессов в металле происходит за короткое время сдавливания пуансонов, конечным результатом которого является прочное сваривание. В настоящее время хорошо освоена холодная сварка алюминия, меди и меди с алюминием. Успешно свариваются некоторые пластичные сплавы на алюминиевой основе и медь с некоторыми упрочняющими примесями (например, кадмиевая медь троллейных проводов). Электропроводность и механическая прочность сварных, особенно стыковых, соединений алюминия, меди и меди с алюминием получается непревзойденной. Можно считать, что для соединений такого рода контактная сварка потеряла свое значение и полностью уступила эту область холодной сварке. Сварка трением основана на том, что одна из свариваемых деталей вращается относительно другой под действием некоторого осевого давления. Тепловыделение обеспечивается за счет сухого трения деталей. Мгновенные температуры при непрерывных схватываниях и разрывах граничных кристаллитов, вероятно, превышают точку плавления; средняя температура в контакте близка к температуре плавления. Операция трения идет до тех пор, пока в результате теплопроводности не получится распределение температуры по торцам, достаточное для пластической деформации, которая осуществляется быстрым осевым давлением непосредственно после остановки вращения.

Качество сварных соединений этот способ обеспечивает весьма высокое, благодаря чему трением рационально сваривать тела вращения диаметром от 8 до 35 мм, предназначенные для ответственной службы, например валы коробки передач, клапаны двигателей, инструмент и т. п. В настоящее время, в тракторной, автомобильной и инструментальной промышленности для целого ряда деталей контактная сварка потеряла свое значение и уступила место сварке трением. Ультразвуковая сварка представляет собой один из новейших и оригинальных способов соединения деталей малого веса и габарита из самых разнородных металлов и сплавов. Физические процессы в контакте при ультразвуковой сварке очень сложны и к настоящему времени изучены еще недостаточно. Явления, возникающие в веществе под влиянием ультразвуковых колебаний, исключительно многообразны и необычайно результативны по конечным эффектам. В настоящее время ультразвук используется и в металлургии, и в медицине, и в текстильном производстве, и при сварке, и в химических процессах, и при механической обработке. Трудно перечислить все те области, в которых ультразвук применяется то как средство соединения, то как орудие разрушения, то как стимулятор и катализатор многих самостоятельных процессов обработки различных материалов. Ультразвуковые колебания отличаются от нормальных звуковых только значительно более высокой частотой и энергией. Нормальные звуковые колебания вызывают в веществе только упругие колебания, без каких-либо остаточных последствий. Энергия привычных для нас слышимых звуков относительно весьма мала, не сконцентрирована и редко имеет направленное действие. Можно сказать для примера, что если бы удалось сконцентрировать энергию одновременного крика всех жителей города, то этой энергии не хватило бы даже для того, чтобы вскипятить один стакан воды. Что касается высокочастотных ультразвуковых колебаний, то их интенсивность может достигать многих сотен ватт на квадратный сантиметр. При такой интенсивности можно не только сваривать, но и быстро разрушать металлические детали. Ультразвуковые волны для сварки создают с помощью особых вибраторов. На сердечник (преобразователь), сделанный из особого никелевого сплава, навита обмотка, питаемая током от высокочастотного генератора. Для многих металлов и сплавов (особенно магнитных), в том числе и тех, из которых сделан преобразователь, характерен особый магнитострикционный эффект, открытый в 1847 г. Р. Джоулем. Этот эффект заключается в том, что кристаллы меняют свой размер при изменении магнит-потока, пронизывающего этот кристалл. В зависимости от физического и магнитного строения металлов магнитострикционный эффект может проявляться в различной степени. Поскольку катушка питается высокочастотным переменным током (с частотой 15-25 тыс. Гц), то преобразователь с такой же частотой меняет свои размеры и тем самым заставляет колебаться концентратор. Форма концентратору придается такая, чтобы на его остром конце обеспечивалась относительно высокая концентрация ультразвуковой энергии и увеличенная амплитуда колебаний. Свариваемые детали придавливаются силой Р к концентратору, благодаря чему ультразвуковая энергия от концентратора передается всвариваемые детали. В свариваемом контакте под влиянием ультразвуковых колебаний происходят разнообразные и сложные физические процессы. Каждый кристаллит внутри металла имеет различную магнитную и электрическую ориентацию. Поэтому под влиянием быстрых механических поворотов зерен относительно друг друга в металле и в свариваемом контакте выделяется тепло трения. Как будет показано далее, всякое механическое воздействие на металл в масштабах микрообъемов вызывает электрические процессы между соседними кристаллами. Эти электрические процессы могут быть или в виде круговых микротоков, или даже в виде искровых разрядов, особенно когда разрушаются связи между неметаллическими включениями и зернами металла. В конечном итоге все процессы в микрообъемах заканчиваются таким тепловыделением, которое увеличивает энергию кристаллитов и их блочных осколков и тем самым способствует процессам быстрого схватывания и сваривания под влиянием действующего давления Р. Особенностью ультразвуковой сварки является относительно малая зона термического влияния, благодаря чему этот способ сварки рационален в тех конструкциях приборов или радиотехнических устройств, где нельзя терять исходных свойств металла свариваемых деталей, что неизбежно при контактной сварке. Диффузионная сварка в вакууме, разработанная проф. , относится к новейшим способам сварки давлением. Сущность ее заключается в том, что свариваемые детали под давлением нагреваются токами высокой частоты в вакуумированном пространстве. Вакуум обеспечивает возможность возгонки поверхностных окислов, облегчает выход растворенных и адсорбированных газов из металла и способствует более активной поверхностной диффузии в плоскости контакта. Сварка может осуществляться между самыми разнородными металлами и сплавами и даже между металлами и керамическими изделиями. В отличие от контактной сварки конструкция деталей и свариваемого контакта в этом случае не играет решающей роли в назначении технологических режимов сварки. Сварка взрывом представляет собой новый, еще недостаточно освоенный процесс сваривания металла в холодном состоя» ни посредством ударно сообщаемого взрывного давления. Сварочный процесс такого рода на первый взгляд кажется лишенным перспективы развития, поскольку технология связана с небезопасной взрывной техникой. Однако уже современное состояние работ в этой области показывает, что ударное давление не обязательно связано с веществами артиллерийского происхождения. Область применения сварки взрывом в настоящее время ограничивается пока изделиями, поверхность которых должна покрываться тонкими сплавами металла, стойкого против коррозии. Форма поверхности и ее размеры при этом не играют той роли, которая отличает в этом отношении контактную сварку. В заключение общего обзора следует отметить, что родоначальником всех современных способов сварки давлением является древний способ кузнечно-горновой сварки.

Источник