Термические виды сварки

ТЕМА УРОКА:

ТЕРМИЧЕСКИЕ ВИДЫ СВАРКИ

Термический класс сварки объединяет виды сварки, которые производятся местным плавлением металла.

Электродуговая сварка Преимуществами электродугового метода сварки являются высокая технологичность, широкие возможности для механизации или автоматизации, меньшая зона термического влияния по сравнению с предыдущим способом сварки, простота регулирования процесса, сравнительно дешевые расходные материалы (сварочные электроды), высокая производительность процесса.

Недостатками являются необходимость использования специальных сварочных преобразователей (выпрямителей, инверторов) и сварочных трансформаторов, энергозависимость от электрической сети или генераторов, необходимость предварительной подготовки кромок (разделка, зачистка, фиксация деталей).

СВАРКА В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ

Сварка производится голой сварочной проволокой диаметром 1,4…2 мм, которая подается через токоведущий мундштук. В зону сварки через сопло поступает углекислый газ, струя которого, обтекая сварочную дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха. Электродная проволока подается непрерывно в зону сварки со скоростью плавления. Сварочная горелка перемещается вдоль свариваемых кромок, в результате чего совершается процесс сварки с образованием шва. Сварку производят на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде).

Сущность процесса состоит в том, что сварочная дуга горит между электродной проволокой и свариваемым изделием под слоем сыпучего флюса . Теплотой дуги расплавляются основной металл, сварочная проволока и флюс. Проволока в зону горения душ подается механически, а автомат с помощью электродвигателя движется вдоль свариваемых кромок.

Р.д.с. неплавящимся электродом .

Сущность процесса состоит в том , что дуга горит между неплавящимся (вольфрамовым, угольным) электродом; зазор заполняется с помощью присадочной проволоки; защита зоны сварки – инертным газом (аргон, гелий).

электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка основана на выделении тепла при прохождении электрического тока через расплавленный флюс—шлак, электросопротивление которого во много раз превышает электросопротивление металла. Плавление сварочной проволоки и свариваемого металла происходит за счет тепла расплавленного флюса.

  Схема шлаковой сварки : 1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - расплавленный шлак, 4 - ползуны, 5 - электрод

Электрошлаковая сварка К преимуществам электрошлаковой сварки относят: возможность сварки толстостенных деталей, отсутствие необходимости предварительной подготовки свариваемых поверхностей, меньший расход флюса сравнительно с дуговой сваркой, возможность применения электродов различной формы, улучшенная макроструктура сварного шва, высокая производительность, меньший расход электроэнергии, небольшая зависимость зазора от толщины металла, возможность использования данного способа для переплавки стали из отходов с целью получения отливок, возможность регулировки процесса в широком диапазоне сварочных токов 0,2...300 А/мм 2 по сечению сварочного электрода, хорошая защита сварочной ванны от влияния воздуха, возможность получения швов переменной толщины за один проход .

Недостатками являются: сварка только в вертикальном положении (угол отклонения от вертикали не более 30 градусов), перемешиваемость металла электродов с основным металлом, крупнозернистая структура металла шва, необходимость применения специальной технологической оснастки (формирующие устройства, планки, стартовые карманы и т. п.), невозможность прерывания сварки до окончания процесса, так как при этом образуются дефекты, которые невозможно устранить.

Плазменная сварка

Плазменная сварка представляет собой процесс, при котором совершается локальное расплавление металла с помощью плазменного потока. Плазмой называют ионизированный газ, содержащий заряженные частицы, которые могут проводить ток.

Преимущества плазменной сварки — это высокая степень концентрации теплоты, хорошая стабильность горения, возможность сварки деталей толщиной до 10 мм без предварительной подготовки кромок, возможность проведения работ на низких токах при микроплазменной сварке тонких деталей (толщина 0,01...0,8 мм), возможность эффективной резки практически всех видов материалов, возможность проведения процесса напыления или наплавки при введении в плазменную дугу присадочных металлов (в том числе тугоплавких), возможность сваривания металлов с неметаллами, минимальная зона термического воздействия, возможность проведения работ с тугоплавкими и жаропрочными металлами, сниженный расход защитных газов по сравнению с дуговым способом, высокая технологичность процесса и возможность его автоматизации.

К недостаткам плазменного способа относятся высокочастотный шум с ультразвуком, оптическое излучение (инфракрасное, ультрафиолетовое, видимый спектр), вредная ионизация воздуха, выделение паров металла в процессе сварки, недолговечность сопла горелки вследствие сильного нагрева, необходимость специальной установки и высококвалифицированного обслуживающего персонала.

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ СВАРКА

Сварка выполняется в вакуумных камерах. Теплота образуется за счет бомбардировки металла электронами, имеющими большие скорости, анодом является свариваемая деталь, а катодом – вольфрамовая спираль.

Преимущества электронно-лучевого способа сварки следующие: высокий коэффициент полезного действия (до 90%) перехода кинетической энергии ускоренных электронов в тепловую энергию и высокая удельная мощность луча, высокая температура в зоне сварки (до 6000 градусов по Цельсию). Выделение теплоты только в зоне сварки, хорошее проплавление глубоких швов, фокусировка луча достигает значений до 0,001 сантиметра, возможность использования электронного луча для различных видов работ — сверления, сварки, фрезерования практически любых материалов, широкий диапазон толщин обрабатываемых заготовок от 0,02 до 100 мм, высокая степень автоматизации.

К недостаткам относятся наличие специального оборудования и высококвалифицированного персонала, наличие рентгеновского излучения и необходимость защиты обслуживающего персонала, снижение срока службы электронного катода в результате его высокого нагрева (до 2400 градусов).

Газовая сварка Процесс газовой сварки состоит в нагревании кромок деталей в месте их соединения до расплавленного состояния пламенем сварочной горелки. Для нагревания и расплавления металла используется высокотемпературное пламя, получаемое при сжигании горючего газа в смеси с технически чистым кислородом. Зазор между кромками заполняется расплавленным металлом присадочной проволоки.

К преимуществам газового способа сварки и резки относят дешевизну и простоту оборудования, дешевые расходные материалы (водород, пропан, метан, этилен, бензол, бензин, ацетилен), простой способ регулировки горения, возможность любого расположения горелки в пространстве, высокая технологичность, независимость от источников питания электрическим током. Недостатками данного способа являются низкая эффективность нагрева металла, широкие швы и широкая зона термического воздействия на свариваемые конструкции, низкая производительность, трудности в автоматизации процесса.

Лазерная сварка

Преимущества лазерного способа сварки: высокая концентрация энергии, которая позволяет производить микросварку деталей толщиной до 50 микрон, возможность сварки термочувствительных деталей, возможность сварки в труднодоступных местах, возможность проведения сварки в вакууме и защитных газах, возможность подвода строго дозированной энергии в зону сварки, высокая промышленная стерильность процесса и отсутствие выделения вредных паров, высокая технологичность, высокая степень автоматизации, высокая производительность, возможность применения лазерного луча для резки, наплавки и прошивки отверстий.

Недостатками являются необходимость приобретения дорогостоящей установки, высокие требования к квалификации персонала, наличие вибраций и необходимость применения вибростойких платформ, необходимость защиты персонала от лазерного излучения аппаратуры.

Термитная сварка

Свариваемые детали помещают в огнеупорную форму, а в установленный сверху тигель засыпают термит – порошкообразную смесь алюминия с железной окалиной. При горении термита (более 2000 0) , Образуется жидкий металл, который при заполнении формы оплавляет кромки изделия и заполняет зазор, образуя сварной шов.

К преимуществам термитной сварки относятся простота и низкая себестоимость, а недостатки — высокая гигроскопичность процесса, пожароопасность, взрывоопасность, невозможность управления процессом.