Сварка трением способ защиты сварочной ванны

Защита сварочной ванны

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Cтоит ли ПОКУПАТЬ, отзывы сварщиков:

• Сварочный трансформатор PATRIOT 200AC 102,00 ₽
• Зарядное устройство GreenWorks G24C 2490,00 ₽
• Стабилизатор напряжения PRORAB DVR 1000 2597,22 ₽
• Стабилизатор Ресанта АСН-2000 Н/1-Ц Lux 3610,00 ₽
• Стабилизатор напряжения Ставр СН-2000 3920,00 ₽
• Сварочный аппарат BauMaster AW-79161 3990,00 ₽
• Hitachi AB17 зарядное устройство 4076,87 ₽

Источник

Сварка трением с перемешиванием: технология сварки, преимущества и недостатки метода

Классическая сварка трением, распространенная в тяжелом машиностроении с 1960-х годов прошлого века, не могла обеспечить достаточную равномерность швов, что с развитием техники потребовало создания новых, более эффективных методик. Одной из них стала сварка трением с перемешиванием, которая начала разрабатываться еще в 70-х годах, но широкую известность и одноименный патент получила после исследования британского Технологического института сварки в 1991 году.

Понятие и суть процесса сварки трением с перемешиванием

В общем случае метод предполагает выполнение следующего алгоритма действий:

• разрушение поверхностных пленок, выброс их остатков и загрязняющих частиц;
• заглубление инструмента в материал, начало формирования ванны с пластично-деформированным металлом;
• движение инструмента по ванне, перемешивание частиц материала;
• извлечение инструмента и застывание ванны.

Шов, полученный методом трения с перемешиванием, несимметричен, так как имеет сторону наплыва, которая соответствует направлению вращения инструмента. Противоположная сторона называется стороной отхода. В остальном соединение получается качественней и аккуратней, чем у других сварочных методик.

Схема сварки трением с перемешиванием

Преимущества и недостатки методики

Сварка трением с перемешиванием практически лишена недостатков, касающихся непосредственно качества шва. Основная проблема, связанная с ней – необходимость закрепления соединяемых заготовок на опорном столе, что существенно ограничивает возможность работы с деталями сложной конфигурации, крупногабаритными и тяжеловесными изделиями.

Оборудование, используемое для сварки трением с перемешиванием, отличается сложностью и дороговизной, а для его управления, как правило, используется специфичное ПО.

Методика сварки трением с перемешиванием обеспечивает неоспоримые преимущества как в сравнении с классическими видами сварки (электродуговой, плазменной и др.), так и в сравнении с обычной сваркой трением. К ним относится следующее:

1. Возможность работы с любыми металлами без их предварительной подготовки и дополнительных защитных операций. Например, разрушение оксидных пленок происходит механическими силами, а, значит, не требуется использование газовых сред и присадочных материалов.
2. Соединение происходит без плавления вещества, что исключает разбрызгивание металла, выброс опасных газов, дымление и прочие неблагоприятные факторы.
3. Обеспечивается однородность и мелкозернистость шва, что гарантирует высокие показатели прочности и низкий уровень остаточных напряжений, а также коррозионную стойкость соединений.
4. Энергопотребление снижается на 50-80% в сравнении с электродуговой и контактной сваркой.

В каждом конкретном случае качества шва задается рядом показателей, к которым, помимо типа инструмента и материала его изготовления, относят скорость вращения и линейного перемещения наконечника, силу давления бурта на металл, угол заглубления, глубину проработки стыка и другие.

Область применения

Чаще всего сварку трением с перемешиванием используют для соединения заготовок из алюминия и его сплавов, что легко объяснить сложностями проработки этих металлов классическими методами, в первую очередь – их склонностью к образованию тугоплавких оксидных пленок. Основными сферами применения технологии стали промышленность, энергетика и транспорт, в частности:

• изготовление автомобилей и их комплектующих;
• производство железнодорожного подвижного состава и элементов инфраструктуры;
• изготовление и ремонт деталей, узлов и агрегатов морских судов;
• авиационная и космическая промышленность;
• тепловая и атомная электроэнергетика.

Этот перечень постоянно пополняется новыми пунктами. Постепенно оборудование для сварки трением с перемешиванием становится доступнее, входит в производственные фонды относительно малых промышленных предприятий.

Необходимое оборудование

Установка для сварки трением с перемешиванием представляет собой, по сути, станок с ЧПУ, ориентированный на массовое производство деталей из заготовок по заданной программе. Она состоит из таких компонентов:

• корпус со станиной, оборудованной механизмами фиксации заготовок;
• электродвигатель высокой мощности, передающий крутящий момент подвижным частям установки;
• система привода шпинделя, обеспечивающая его осевое, продольное и поперечное движение;
• рабочий орган, представленный головкой с режущим наконечником и опорным буртом;
• система электронного управления.

Обычно при изменении конфигурации или типа заготовок достаточно перепрограммировать установку. Сложности возникают при необходимости последовательной проварки детали в различных плоскостях. В таком случае используют дополнительные поворотные механизмы стола или шпинделя.

Как происходит процесс сварки

Соединение заготовок трением с перемешиванием не требует выполнения каких-либо предварительных операций, в том числе кромкования. Даже очистка и удаление поверхностных пленок осуществляются непосредственно рабочим органом установки. После закрепления заготовок на опорном столе выполняется следующая последовательность действий:

1. Вращающийся стержень, играющий роль сварочного инструмента, погружается наконечником в стык свариваемых заготовок. Силы трения, вызванные высокой скоростью вращения, раскаляют металл до пластичного состояния.
2. Утолщенная часть вращающегося стержня, называемая буртом или заплечником, упирается в металл, ограничивая заглубление и предотвращая растекание сварочной ванны. Продолжая вращаться, наконечник перемешивает частицы металла.
3. Одновременно с вращением инструмент начинает линейное движение, продвигаясь вдоль шва и формируя единую сварочную ванну с равномерно распределенным веществом. Бурт давит на ванну, уплотняя материал и придавая зоне пластичного течения направленную форму.
4. По мере отдаления наконечника ванна начинает остывать. Проработав шов, то есть завершив линейное движение, инструмент извлекается. В конечной точке обычно остается небольшое отверстие от наконечника.

Обычно ось инструмента слегка наклонена вперед по ходу движения, что облегчает процесс. Стандартный угол уклона – 1,5-4,5°.

Если угол избыточен, бурт не будет полностью касаться поверхности металла, что, в свою очередь, способно вызвать тоннельный дефект.

Источник

Способ защиты сварочной ванны

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Рвсн; 1NK (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.02.74 (21) 2000531, 27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.76. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 16.06.76 (51) .Ч. Кл. В 231(О, 16

Совета Министров СССР до делам изобретений и открытий (53) УД1(621.791.753.9 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. М. Лошаков и Ю. П. Дорогутин

Проектно-технологический институт «Энергомонтажпроект» (71) Заявитель (54) СПОСОБ 3AIL ÈTÛ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

Изобретение относится к области дуговой сварки, в частности к автоматической и полуавтоматической дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов.

Известен способ защиты сварочной ванны в процессе дуговой сварки электродной проволокой, подаваемой по направля ощему каналу сварочной горелки, при котором защитный газ подают в зону варки вокруг электродной проволоки по соплу.

При подаче электродной проволоки через направляющий канал сварочной горелки в зону дуги подсасывается воздух, увлекаемый поверхностью проволоки (чем выше скорость подачи проволоки, тем больше воздуха попадяет в зону сварочной дуги). Это приводит к образованию пор в сварном шве, к повышению зашлакованности сварного шва, а следовательно, к увеличению затрат на устранение этих дефектов.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения за счет ликвидации подсоса воздуха через направляющий канал для подачи электродной проволоки.

Для этого по предлагаемому способу защитный газ дополнительно подают к входному отверстию направляющего канала в направлении, противоположном направлению подачи электродной проволоки.

На чертеже схематически показан пример осуществления предлагаемого способа.

В сварочной горелке 1 с помощью механизма подачи 2 пропускают электродную прово5 локу 3 через направляющий канал а. Газоподвод 4 служит для подачи защитного газа в зону сварки в направлении, указанном стрелкой»1, часть защитного газа направляется к входному отверстию направляю;цсго

10 канала а по каналам о, соединяющим газоподвод 4 с направляющим каналом а для подачи электродной проволоки.

Предлагаемый способ защиты сварочной ванны может быть осуществлен на обычных серийных сварочных автоматах нли полуавтоматах, например ня сварочном автомате

АДПГ-500 и полуавтоматах A-825М, А-1230 и т. п.

По предлагаемому способу защиты сварочной вaííû защитный газ, подаваемый к входной части направляющего канала для подачи электродной проволоки, надежно защищает зону сварки от подсоса воздуха. Поскольку диаметр этого канала всегда несколько больше диаметра проволоки, прп движении проволоки подсос будет иметь место, однако, подcQcbIBBTbcsI будет не воздух, а защитный газ, подаваемый к входной части отверстия.

При данном спо обе защиты сварочноп ванЗз ны возможсн н»который повышенный расход

Составитель Г. Квартальнова

Редактор Л. Василькова Текред 3, Таранснко

Корректор E. Хмелева

Заказ 1364 17 Изд. № 1344 Тираж 1!78 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 защитного газа, затраты на который перекрываются экономией, получаемой от снижения затрат на исправление дефектов сварного шва.

Так, в соответствии с имеющимися данными расход газа повышается на 1 — 2%, в то время, как затраты на исправление дефектов сварного шва снижаются на 85 — 90%.

Способ защиты сварочной ванны в процессе дуговой сварки электродной проволокой, подаваемой rio направляющему каналу сварочной горелки, при котором защитный газ подают в зону сварки вокруг электродной проволоки по соплу, отличающийся тем, 5 что, с целью повышения качества сварного соединения за счет ликвидации подсоса воздуха через направляющий канал для подачи электродной проволоки, защитный газ дополнительно подают к входному отверстию на$0 правляющего канала в направлении, противоположном направлению подачи электродной проволоки.

Источник

Сварка трением

Сварка трением, или фрикционная сварка, была изобретена в 1956 году в СССР. Для нагрева металла используется тепло, выделяемое при интенсивном трении прижатых друг к другу деталей. Метод отличается простотой, экологичностью и малой энергоемкостью. Так можно сваривать даже разнородные металлы и сплавы, не соединяемые другими способами.

Принцип действия

Технология сварки с помощью трения стоит особняком среди прочих методов сварки. Для нагрева свариваемых деталей используется тепло, выделяемое при трении заготовок друг о друга.

Наиболее распространено использование трения вращения, при этом вращается одна из свариваемых заготовок либо вкладка (или накладка) между ними.

Заготовки сильно прижимают друг к другу, постепенно увеличивая силу прижима. В точке контакта деталей и происходит нагрев.

За счет трения и высокой температуры разрушаются окисные пленки и следы посторонних загрязнений. Поверхности заготовок притираются одна к другой, разрушаются микро выступы, поверхность выравнивается, и атомы металлов получают возможность вступать в близкое взаимодействие. Кристаллические связи возникают на короткое время и быстро разрываются за счет движения заготовок друг относительно друга.

Схема сварки трением

Процесс разделяется на следующие этапы:

• Снятие оксидных пленок.
• Нагрев поверхностей до температуры пластичности, создание и разрушение фрагментов кристаллических решеток
• Останов вращения, кристаллизация зоны контакта, образование сварного шва.

После того, как температура плавления достигнута, вращение останавливают и увеличивают силу прижима.

Технологическая схема сварки трением намного проще, чем электродуговая или газовая сварка.

Особенности процесса сварки

К особенностям сварки трением относят:

• Способность к свариванию разнородных материалов, например, сварить сталь алюминий. При этом не требуются присадочные материалы и сложное оборудование.
• Применимость для неразъемного соединения деталей из меди, свинца, титана без деформации заготовок.
• Максимальная эффективность достигается при работе с заготовками от 6 до 100 миллиметров диаметром.
• Незаменимость в создании сложных технологий и выпуске ковано-сварных, штампованно-сварных и сварочно — литых изделий.
• Способность соединять материалы с низко свариваемостью. Этим методом можно сварить заготовки, не свариваемые никакими другими методами, например, алюминиевые и стальные.

Схема производства сварки трением

Нагревание при сварке трением широко используется и для сваривания деталей из термопластичных пластиков.

Преимущества сварки трением

К важным преимуществам технологии сварки трением относят:

• Производительность. Весь сварочный процесс занимает от нескольких секунд до нескольких минут. Существенно меньше времени занимают также и подготовительно — завершающие операции. По этому параметру технология превосходит контактную электросварку.
• Эффективность использования энергии. Нагрев происходит очень быстро и в весьма ограниченной закрытой области, потери энергии на обогрев окружающего пространства ничтожны по сравнению с другими сварочными технологиями. Преимущество по энергозатратам может быть десятикратным.
• Отличное качество шва. При корректно подобранном технологическом режиме зона сварного шва и околошовные области станут практически идентичны по своему строению и характеристикам основному металлу. Кроме того, в шовном материале практически отсутствуют дефекты: пористость, каверны, трещины, посторонние включения.
• Высокая стабильность характеристик швов внутри партии деталей. Если точно выдерживать режим, параметры деталей будут отличаться на доли процента. Это позволяет контролировать качество выборочно и позволяет сэкономить много времени и средств. Если одна деталь из партии прошла разрушающий контроль, то можно принимать технически обоснованное решение о годности всей партии.
• Нет необходимости в предварительной механической зачистке поверхности зоны шва и околошовной области. Она выполняется на первом этапе технологического процесса. Поскольку на подготовительно — завершающие операции времени уходит больше, чем на собственно сварку, это преимущество дает возможность для весьма заметной экономии.
• Способность к свариванию разнородных металлов и сплавов. Успешно свариваются такие пары металлов, которые просто невозможно сварить другими методами: стальные сплавы с алюминиевыми, алюминиевые с медными, сталь с титаном и т.д.
• Экологичность технологии. Сведены к минимуму как загрязнение окружающей среды, так и вредные факторы воздействия на здоровье людей: высокое напряжение, брызги расплавленного металла, ультрафиолетовое излучение, пожароопасность и другие.

Кроме того, сварка трением легко поддается механизации и автоматизации. Это особенно важно при крупносерийном и массовом производстве. Несколько несложных повторяющихся операций легко алгоритмизируются и могут выполняться по программе без участия человека.

Недостатки сварки трением

Как и у любой реально действующей технологии, фрикционному свариванию присущ и ряд недостатков:

• Применимость к ограниченному набору форм заготовок. Хотя бы одна из них должна иметь форму тела вращения. Способ не подходит для сваривания протяженных прямых и криволинейных швов, оболочек сложной формы, монтажа строительных конструкций, корпусов механизмов и транспортных средств. Однако в машиностроении более 75% деталей имеют круглое сечение или более сложную форму тел вращения.
• Громоздкое оборудование. Универсальный или специализированный станок требует стационарной установки, подведения электропитания. Это делает невозможным применение метода в полевых условиях.
• Ограниченный размер детали. Длина привариваемой детали ограничена вылетом бабки станка, диаметр — вылетом кулачков патрона.
• Радиальная деформация текстуры в зоне шва и в околошовных областях. При сильных динамических нагрузках возможна концентрация усталостных напряжений и возникновение микротрещин и других дефектов. Снижается также и коррозионная стойкость. Чтобы избежать ‘этих явлений, на заготовке оставляют грат. Дополнительная трудоемкость затрачивается на снятие грата по конструктивным требованиям.

Недостатки, ограничивающие использование метода, не позволяют считать фрикционную сварку универсальной технологией. Однако в сфере своей применимости она обладает значительными преимуществами перед другими методами.

Виды сварки трением

За полвека были разработаны и активно применяются несколько разновидностей фрикционного сваривания деталей. Они обладают своими особенностями, делающими их эффективными в своей области использования.

Сварка с перемешиванием

Технология была разработана и начала применяться в конце ХХ века. Суть метода заключается в использовании вращающегося штыря с заплечиками. Штырь изготавливают из тугоплавкого сплава высокой прочности. Вращаясь и нагревая металл, он проникает в него по линии контакта заготовок. За счет вращательного движения, в которое вовлекаются поверхностные слои размягченного нагревом металла заготовок, происходит перемешивание этих слоев. Так обеспечивается равномерность структуры и характеристик шовного материала.

Сварка трением с перемешиванием

Радиальная сварка

Применяется для соединения труб. В месте стыка на трубы с минимальным зазором надевают металлическое кольцо, которое вращается вокруг них. За счет трения вращения происходит нагрев торцов соединяемых труб. Кольцо обычно изготавливают из того же сплава, что и свариваемые трубы.

Радиальная сварка трением

Штифтовая сварка

Технология разработана для проведения ремонтов. В ремонтируемой детали сверлят отверстие, в него вводят стержень из такого же сплава, что и сама деталь. В ходе вращения штифта выделяется большое количество тепла, нагревающего металл. Это один из немногих мобильных способов сварки трением.

Штифтовая сварка трением

Линейная сварка

В отличие от остальных технологий, использующих трение, в этой вращение не применяется. Детали двигаются друг относительно друга прямолинейно, возвратно – поступательно и нагреваются до необходимой температуры. В этот момент движение прекращают и сильно прижимают заготовки друг к другу. Излишки металла в состоянии пластичности частично выдавливается из зоны сварки, образуется сварочный шов. Существует вариант технологии, при котором обе свариваемые детали неподвижны, а зоне шва о них трется инструмент специальной формы.

Линейная сварка трением

Область применения

Технология находит наиболее широкое применение в машиностроении, прежде всего — в инструментальном производстве. Используется она и при сборке внутрикорпусных изделий атомных реакторов. Соединение трением заготовок из алюминиевых и магниевых сплавов популярно в электротехнике, электронике и аэрокосмической отрасли. Используется технология и в транспортном машиностроении. Радиальный метод применяется в производстве техники для добывающих и перерабатывающих отраслей.

Сравнительно недавно фрикционная сварка стала использоваться в кораблестроении и пищевом машиностроении.

Технология демонстрирует эффективность и тенденцию к вытеснению традиционных методов сваривания в таких областях, как:

• для замены паяных и клепаных соединений;
• для замены контактной электросварки;
• для восстановления изделий и сложного инструмента;
• для приваривания заготовок к подготовленным поверхностям.

Отдельно следует отметить, что использование технологии дает особые преимущества там, где выдвинуты высокие требования к экологичность производственного процесса. Высокая энергоэффективность, отсутствие брызг расплавленного металла, вредных испарений и продуктов сгорания, ультрафиолетового излучения и минимальная пожароопасность делают метод особенно выгодным.

Источник