Лекция1. Лекция 1 Классификация основных видов электродуговой сварки. Характеристика основных видов сварки
 Скачать 490.99 Kb.
|
|
1 Тема 1.1. Общие сведения о сварке. Металлургические процессы при сварке. Лекция 1 Классификация основных видов электродуговой сварки. Характеристика основных видов сварки. Цель лекции: формирование знаний по теме Классификация основных видов электродуговой сварки. Характеристика основных видов сварки 1.1. Физическая сущность сварки и ее классификация Сварка представляет собой процесс образования неразъемного соединения однородных или разнородных тел за счет межмолекулярных или межатомных сил сцепления при нагревании и (или) пластическом деформировании. Всякие твердые и жидкие тела представляют собой систему атомов или молекул, связанных между собой межатомными или межмолекулярными силами сцепления, которые являются результатом взаимодействия их электронных оболочек. Внутри объема тела эти силы сцепления взаимно уравновешены. Атомы и молекулы, находящиеся на поверхности тела, имеют свободные связи и могут при определенных условиях присоединять к себе другие атомы и молекулы (например, адсорбция газов, связь с поверхностными атомами другого твердого или жидкого тела.) Значит, для получения неразъемного соединения твердых тел необходимо обеспечить взаимодействие между атомами этих тел. Для этого нужно сблизить кромки соединяемых деталей на расстояние, равное или меньшее межатомному расстоянию кристаллической решетки соединяемых тел (3-5)×10 -10 м. Для жидких тел это выполняется легко за счет подвижности, смачивания поверхности, но для твердых тел возникают трудности, т.к. их поверхность даже после тщательной обработки имеет микроскопические неровности, впадины, бугорки и при соприкосновении они будут иметь контакт только в отдельных физических точках. Кроме того, атомному сближению и сцеплению препятствуют пленки окислов или других химических соединений, адсорбированных газов и различные загрязнения, в результате чего в обычных условиях на поверхностях соединяемых тел не могут проявиться межатомные силы сцепления из-за отсутствия свободных связей. При электродуговой сварке перечисленные трудности получения прочного соединения устраняются путем нагрева электрической дугой соединяемых деталей до температуры плавления. Нагрев ослабляет межатомные связи, снижает твердость материала и повышает его пластичность. При нагреве до расплавления металла жидкий металл самопроизвольно сливается в общую сварочную ванну и после затвердевания части детали будут прочно скрепленными. В настоящее время существует более 50 способов сварки, которые можно разделить на две группы: 1. Сварка плавлением (в жидкой фазе) 2. Сварка давлением (в твердой фазе). При сварке плавлением металл соединяемых частей в зоне сварки расплавляется, переходит в жидкое состояние. При этом расплавляется и присадочный материал; таким образом образуется сварочная ванна из основного и присадочного металла (рис.1.1). а) б) 2 Рис. 1.1. Сварка плавлением: а – плавление свариваемого металла; б – сварное соединение; 1 – источник тепла; 2 – свариваемый металл; 3 – жидкий металл; 4 – наплавленный металл (сварной шов); 5 – присадочный металл Затвердевающий металл зоны сварки претерпевает значительные изменения в химическом составе и структуре, приобретая характерную структуру литого металла. Температура нагрева значительно превышает температуру плавления свариваемого металла, что исключает значительный нагрев обеих деталей и увеличивает скорость сварки. В зависимости от источника нагрева сварка плавлением подразделяется на пять основных видов: электродуговую, газовую, термитную, электрошлаковую и электронным лучом. При дуговой сварке нагрев и плавление осуществляется за счет тепла электрической сварочной дуги; - при газовой – используется тепло сгорания газа или паров жидких горючих; - при термитной – тепло, выделяемое при сгорании термитной смесью; - при электрошлаковом процессе тепло для сварки образуется от прохождения тока через расплавленный слой шлака; - при электронно-лучевой – нагрев и плавление металла производится теплом от бомбардировки электронами луча металла изделия, помещаемого в вакуум. Рассмотрим основные виды ручной электродуговой сварки, к которым относятся: - сварка покрытым электродом; - сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа (аргонодуговая сварка); - сварка плавящимся электродом в среде защитного газа (полуавтоматическая и автоматическая сварка). При дуговой сварке нагрев металла осуществляется сварочной дугой. При устойчивом длительном протекании тока через ионизированный газовый промежуток между двумя электродами, подсоединенными к источнику питания, выделяется тепловая и световая энергия (рис.1.2.). Рис.1.2. – электродуговая сварка металла покрытым электродом; 3 Температура, создаваемая дугой очень высока (6000-8000°С) и значительно превышает температуру плавления различных конструкционных материалов. Дуговой разряд для сварки металлов применяют при различных формах его использования. При сварке неплавящимся электродом кромки свариваемого изделия и присадочною металла расплавляются дугой, горящей между неплавящимся электродом и изделием. Дуга, сварочная ванна, торец присадочной проволоки и кристаллизующийся шов защищены от воздействия воздуха газом, подаваемым в зону сварки горелкой (рис.1.3.) Рис.1.3. Сварка неплавящимся электродом К преимуществам сварки неплавящимся электродом относятся: - Минимальный нагрев основного металла - Относительно высокая степень защиты расплавленного металла от окружающего воздуха -Высокая производительность сварки - Возможность наблюдения за процессом - Простота техники сварки - Возможность сварки трудносвариваемых металлов и сплавов, в том числе и разнородных - Возможность механизации и автоматизации процесса 4 Так же отмечаются и недостатки: - Вероятность нарушения газовой защиты при работе на открытом воздухе и на сквозняке - Сильное ультрафиолетовое излучение (особенно при использовании, в качестве защитного газа, гелия) - Необходимость охлаждения электрода и горелки при сварке высокоамперной дугой. Сущность процесса сварки плавящимся электродом в среде защитного газа, заключается в том, что кромки свариваемого изделия расплавляются дугой, горящей между изделием и плавящейся электродной проволокой, непрерывно поступающей в дугу и служащей одновременно присадочным материалом. Дуга расплавляет проволоку и кромки изделия, образуя сварочную ванну. Дуга, металл сварочной ванны, плавящийся электрод и кристаллизующийся шов защищены от воздействия воздуха газом, подаваемым в зону сварки горелкой. По мере перемещения дуги сварочная ванна кристаллизуется, образуя сварной шов. 1 - Горелка 2 - Сопло 3 - Токоподводящий наконечник 4 - Электродная проволока 5 - Сварочная дуга 6 - Сварной шов 7 - Сварочная ванна 8 - Основной металл 9 - Капли электродного металла 10 - Газовая защита Рис. 1.4. Сварка плавящимся электродом в среде защитного газа К преимуществам данного вида сварки относятся: - Получение качественных сварных соединений, особенно в тонкостенных конструкциях - Высокая производительность - Возможность сварки в различных пространственных положениях - Отсутствие флюсов или покрытий - Минимальная зона термического влияния - Незначительные напряжения и деформации - Доступность наблюдения за процессом сварки - Возможность полной механизации и автоматизации процесса. Недостатками являются: - Вероятность нарушения газовой защиты на открытом воздухе и сквозняке - Разбрызгивание электродного металла, особенно при сварке в углекислом газе - Необходимость жидкостных систем охлаждения при сварке на режимах с повышенной мощностью Контрольные вопросы. 1. Что представляет собой процесс сварки металлов? 2. На какие группы разделяются существующие виды сварки? 3. В зависимости от источника нагрева сварка плавлением подразделяется на какие основные виды сварки? 4. Какие основные виды ручной электродуговой сварки, вы можете назвать? 5. Какие основные достоинства имеет сварка в среде защитного газа? |