сварочное производство. Сварочное производство. Основы получения сварного соединения
 Скачать 3.02 Mb.
|
|
ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ Сваркой называется технологический процесс получения неразъёмных соединений различных материалов. Сварку применяют для соединения однородных и разнородных металлов и их сплавов, металлов с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмасс. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимым с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках. Указанные условия реализуются различными способами варки путем энергетического воздействия на материал в зоне сварки. Энергия вводится в виде теплоты, упругопластической деформации, электронного, ионного, электромагнитного или других видов воздействия. Прочность и другие свойства сварных соединений определяются свариваемостью материалов. Свариваемость - свойство металлов образовывать при установленной технологии сварки сварные соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. В зависимости от того, удовлетворяет ли сварное соединение предъявляемым требованиям, свариваемость может быть достаточной или недостаточной. Безотносительно к виду конструкции ее назначению свариваемость материалов оценивают степенью соответствия заданных свойств сварного соединения одноименным свойствам основного металла и их склонностью к образованию таких сварочных дефектов, как трещины, поры, шлаковые включения и др. по этим признакам материалы разделяют на: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающиеся. Свариваемость материалов, определяется типом и свойствами структуры, возникающей в сварном соединении при сварке. При сварке однородных металлов и сплавов в месте соединения, как правило, образуется структура, идентичная или близкая структуре соединяемых заготовок. Прочность соединения определяется внутрикристаллическими связями, и свариваемость оценивается как хорошая и удовлетворительная. При сварке разнородных материалов в зависимости от степени их взаимной растворимости в твердом состоянии в соединении образуются твердые растворы, химические и интерметаллидные соединения или смесь зерен соединяемых материалов. В этих случаях прочность соединения обеспечивается сцеплением по границам частиц и зерен. Механические и физические свойства соединений могут существенно отличаться от свойств свариваемых материалов. При этом высока вероятность образования несплошностей в виде трещин и несплавлений. Свариваемость оценивается как ограниченная или плохая. В зависимости от состояния металла в зоне соединения металла в зоне соединения и использования внешних усилий различают способы сварки плавлением и давлением. Сварка давлением осуществляется за свет пластической деформации свариваемых частей при температуре ниже температуры плавления (виды сварки: холодная, контактная, диффузионная, трением, взрывом и др.).  2. СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ Сварка плавлением осуществляется местным сплавлением соединяемых частей без приложения давления (виды сварки: дуговая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная, электрошлаковая, газовая и др.).  2.1 Дуговая сварка 2.1.1 Сущность процесса сварки. Свойства дуги Источником теплоты при дуговой сварке служит электрическая дуга, которая горит между электродом и заготовкой.  В зависимости от материала и числа электродов, а также способа включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие виды дуговой сварки:  - сварка неплавящимся (графитовым или вольфрамовым) электродом дугой прямого действия, при котором соединение выполняется путем расплавления только основного металла либо с применением присадочного металла; - сварка плавящимся (металлическим) электродом дугой прямого действия с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом; - сварка косвенной дугой, горящей между двумя неплавящимися электродами, при этом основной металл нагревается и расплавляется теплотой столба дуги; - сварка трехфазной дугой, при которой дуга горит между электродами, а также между каждым электродом и основным металлом. Питание дуги осуществляется постоянным или переменным током. При применении постоянного тока различают сварку на прямой (электрод подключают к отрицательному полюсу - катоду) и обратной полярности (электрод подключают к положительному полюсу - аноду). Кроме того, виды дуговой сварки различают также по способу защиты дуги и расплавленного металла и степени механизации процесса. Дуга - мощный стабильный электрический разряд в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Ионизация дугового промежутка происходит во время зажигания дуги и непрерывно поддерживается в процессе ее горения. Процесс зажигания дуги включает три этапа: - короткое замыкание электрода на заготовку; - отвод электрода на 3-6 мм; - возникновение устойчивого дугового разряда.  Короткое замыкание выполняется для разогрева торца электрода и заготовки в зоне ее контакта с электродом. После отвода электрода с его разогретого торца под действием электрического поля начинается термоэлектронная эмиссия электронов. Столкновение быстро движущихся от катода к аноду электронов с молекулами газов и паров металла приводит к их ионизации. По мере разогрева столба дуги и повышения кинетической энергии атомов и молекул происходит дополнительная их ионизация. В результате дуговой промежуток становится электропроводимым. Процесс зажигания дуги заканчивается возникновением устойчивого дугового разряда в столбе дуги. Возможно зажигание дуги без короткого замыкания и отвода электрода с помощью высокочастотного электрического разряда через дуговой промежуток, обеспечивающего его первоначальную ионизацию. Для этого в сварочную цепь на короткое время подключают источник высокочастотного переменного тока высокого напряжения (осциллятор). Этот способ применяют для зажигания дуги при сварке неплавящимся электродом. Электрические свойства дуги описываются статической вольт-амперной характеристикой, представляющей собой зависимость между напряжением и током дуги в состоянии устойчивого горения. Характеристика состоит из трех участков: - падающего - жесткого - возрастающего. Самое широкое применение нашла дуга на жестком и возрастающем участках. Температура столба дуг зависит от материала электрода и состава газов в дуге, а температура катода и анода приближается к температуре кипения металла электродов. Эти температуры дуги постоянного тока при сварке покрытым стальным электродом составляют соответственно около 6000, 2700, 2900 оС. При этом, в анодной области дуги выделяется больше тепловой энергии, чем в катодной. При сварке дугой переменного тока температуры анода и катода выравниваются вследствие периодической смены полярности. Источники тока для питания сварочной дуги должны иметь специальную внешнюю характеристику. Внешней характеристикой источника называется зависимость напряжения на его выходных клеммах от тока в электрической цепи. внешние характеристики могут быть следующих основных видов: - падающая - пологопадающая - жесткая - возрастающая. Источник тока выбирается в зависимости от вольт-амперной характеристики дуги, соответствующей принятому способу сварки. Для питания сварочной дуги применяются источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источники постоянного тока (сварочные выпрямители и генераторы). Сварочные трансформаторы преобразуют сетевое напряжение (220 или 380 В) в пониженное (меньше 140 В), необходимое для сварки. Эти источники переменного тока более распространены, т.к. обладают рядом технико-экономических преимуществ: проще в эксплуатации, обладают более высоким КПД, чем выпрямители и генераторы постоянного тока. Однако в некоторых случаях при питании переменным током дуга горит неустойчиво, так как через каждые 0,01 с напряжение и ток дуги проходит через нулевые значения, что приводит к временной деонизации дуги. Постоянный ток предпочтителен в технологическом отношении. При его применении повышается устойчивость горения дуги, улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях, появляется возможность вести сварку на прямой и обратной полярностях. 2.1.2 Ручная дуговая сварка Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые вручную подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. В процессе сварки металлическим покрытым электродом дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя защитную газовую атмосферу вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и формируется сварной шов. Жидкий шлак после остывания образует твердую шлаковую корку. Ручная сварка позволяет выполнять швы в различных пространственных положениях - нижнем, вертикальном, горизонтальном и потолочном.  Она удобна при выполнении коротких криволинейных швов, в труднодоступных местах, при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Электроды представляют собой проволочные стержни с нанесенными на них покрытиями. Покрытия электродов предназначены для обеспечения стабильного горения дуги, защиты расплавленного металла от воздействия воздуха и получения шва, заданных состава и свойств. В состав покрытия электродов входят стабилизирующие, газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие составляющие. По назначению стальные электроды подразделяют на пять классов: - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей; - легированных конструкционных сталей; - легированных жаропрочных сталей; - высоколегированных сталей с особыми свойствами; - для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. По виду покрытия электроды делят на электроды с кислым, рутиловым, основным и целлюлозным. Электроды с кислым покрытием (руда железа, марганца, полевой шпат, ферромарганец) применяют для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, позволяют вести сварку во всех пространственных положениях на переменном и постоянном токах. Возможна сварка металла с ржавыми кромками и окалиной. Электроды с рутиловым покрытием (рутиловый концентрат, полевой шпат, мрамор, ферромарганец) применяют для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Электроды с основным покрытием (мрамор, магнезит, плавиковый шпат, ферросицилий, ферромарганец, ферротитан) применяют для сварки ответственных конструкций из сталей всех классов. Сварочно-технологические свойства ограничены, т.к. металл шва склонен к образованию пор при наличии ржавчины на свариваемых кромках, требуется высокотемпературная (400-450оС) прокалка перед сваркой. Целлюлозное покрытие содержит целлюлозу и другие органические вещества. Они создают хорошую газовую защиту и образуют малое количество шлака. Особенно пригодны для сварки во всех пространственных положениях на переменном и постоянном токах. Их применяют для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Ручная сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов, но обладает более низкой производительностью по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом. 2.1.3 Автоматическая дуговая сварка под флюсом Для автоматической дуговой сварки под флюсом используют непокрытую электродную проволоку и флюс для защиты дуги и сварочной ванны от воздуха. Подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва. В процессе автоматической сварки под флюсом дуга горит между проволокой и основным металлом. Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла со всех сторон плотно закрыты слоем флюса толщиной 30-50 мм. Часть флюса расплавляется, в результате чего вокруг дуги образуется газовая полость, а на поверхности расплавленного металла - ванна жидкого шлака. Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла. Действие мощной дуги и весьма быстрое движение электрода вдоль заготовки обусловливают оттеснение расплавленного металла в сторону, противоположную направлению сварки. По мере поступательного движения электрода происходит затвердевание металлической и шлаковой ванн с образованием сварного шва, покрытого твердой шлаковой коркой. Проволоку подают в дугу и перемещают ее вдоль шва с помощью механизмов подачи и перемещения. Ток к электроду поступает через токопровод  Дуговую сварку под флюсом выполняют сварочными автоматами, сварочными головками или самоходными тракторами, перемещающимися непосредственно по изделию. Назначение сварочных автоматов - подача электродной проволоки в дугу и поддержание постоянного режима сварки в течение всего процесса. Автоматическую сварку под флюсом применяют в серийном и массовом производствах для выполнения длинных прямолинейных и кольцевых швов в нижнем положении на металле толщиной 2-100 мм. Под флюсом сваривают металлы различных классов. Автоматическую сварку широко применяют при изготовлении котлов, резервуаров для хранения жидкостей и газов, корпусов судов, мостовых балок и других изделий. Она является одним из основных звеньев автоматической линий для изготовления сварных автомобильных колес и станов для производства сварных прямошовных и спиральных труб. Автоматическая электродуговая сварка под слоем флюса имеет ряд преимуществ перед ручной электродуговой сваркой: - высокая стабильность горения дуги, объясняемая высокой степенью ионизации газовой среды в дуговом промежутке и постоянством длины дуги; - производительность этого типа сварки в 10 - 15 раз выше производительности ручной сварки; - коэффициент наплавки 14-16 , а при сварке открытой дугой 8-10; - высокое качество сварных соединений (однородность состава наплавленного металла, постоянность провара всего шва); - из-за постепенного остывания шва (и, как следствие, отсутствие каверн, микротрещин и прочих дефектов шва) полученное соединение обладает повышенной пластичностью. 2.1.4 Дуговая сварка в защитных газах При сварке в защитном газе электрод, зона дуги и сварочная ванна защищены струей защитного газа.  В качестве защитных газов применяют инертные газы (аргон и гелий) и активные газы (углекислый газ, азот, водород и др.), а иногда - смеси двух газов и более. Сварка в среде защитных газов в зависимости от степени механизации процессов подачи присадочной или сварочной проволоки и перемещения сварочной горелки может быть ручной, полуавтоматической и автоматической. По сравнению с ручной сваркой покрытыми электродами и автоматической под флюсом сварка в защитных газах имеет следующие преимущества: высокую степень защиты расплавленного металла от воздействия воздуха; отсутствие на поверхности шва при применении аргона оксидов и шлаковых включений; возможность ведения процесса во всех пространственных положениях; возможность визуального наблюдения за процессом формирования шва и его регулирования; более высокую производительность процесса, чем при ручной дуговой сварке; относительно низкую стоимость сварки в углекислом газе. Области применения сварки в защитных газах охватывают широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов и т. п.).  Аргонодуговую сварку применяют для цветных (алюминия, магния, меди) и тугоплавких (титана, ниобия, ванадия, циркония) металлов и их сплавов, а также легированных и высоколегированных сталей. 2.1.5 Плазменная сварка Плазменную сварку иногда называют сваркой сжатой дугой. Если обычный электродуговой разряд пропустить через узкое сопло, “вдувая” и сжимая его потоком газа, то возникает, так называемая, плазменная струя, имеющая температуру, доходящую до 20000 градусов по Цельсию. Плазменная струя представляет собой ионизированный газ, состоящий из смеси электронов, положительных ионов и нейтральных частиц. Плазма электропроводна, но по отношению к внешней среде электрически нейтральна. Устройство для получения плазменной струи называется плазменной горелкой или плазмотроном.  Плазменная сварка В качестве плазмообразующих газов применяют азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси. Газ выбирают в зависимости от процесса обработки и вида обрабатываемого металла. К преимуществам плазменной сварки относятся повышения производительности, возможность выполнять соединения без разделки кромок, экономия присадочного материала инертного газа, а также возможность отказа в ряде случаев (например, при сварке меди) от дополнительного разогрева. 2.2 Электрошлаковая сварка Электрошлаковая сварка является неэлектродуговым процессом. При электрошлаковой сварке основной и электродный металл расплавляются теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через шлаковую ванну. Шлаковая ванна - более распределенный источник теплоты, чем электрическая дуга. Основной металл расплавляется одновременно по всему периметру шлаковой ванны, что позволяет вести сварку металла большей толщины за один проход.  Подачу электродных проволок и их поперечной перемещение в зазоре обеспечивают специальные автоматы, которые перемещаются непосредственно по свариваемому изделию (безрельсовые) или по рельсовой колонне. В качестве источников питания применяют специальные трансформаторы для электрошлаковой сварки с жесткой внешней характеристикой. Электрошлаковая сварка имеет ряд преимуществ по сравнению с автоматической сваркой под флюсом: повышенную производительность, лучшую макроструктуру шва, автоматизированный процесс, значительно облегчающий труд сварщиков. Она допускает выполнение соединений алюминиевых шин любой толщины. К недостаткам электрошлаковой сварки следует отнести образование крупного зерна в шве и околошовной зоне вследствие замедленного нагрева и охлаждения. После сварки необходима термическая обработка для измельчения зерна в металле сварного соединения. Электрошлаковую сварку широко применяют в тяжелом машиностроении для изготовления ковано-сварных и лито-сварных конструкций, таких как станины и детали мощных прессов и станков, коленчатые валы судовых дизелей, роторы и валы гидротурбин, котлы высокого давления и т.п. 2.3 Лучевые способы сварки 2.3.1 Электронно-лучевая сварка Электронный луч представляет собой сжатый поток электронов, перемещающийся в больной скоростью от катода к аноду в сильном электронном поле. При соударении электронного потока с твердым телом более 99% кинетической энергии электронов переходит в тепловую, расходуемую на нагрев этого тела. Электронный луч образуется за счет эмиссии электронов с нагретого в вакууме катода, с помощью электростатических и электромагнитных линз фокусируется на поверхности свариваемых материалов. Ток электронного луча невелик - от нескольких миллиампер до единиц ампер. Достоинства электронно-лучевой сварки состоят в следующем: - Высокая концентрация ввода теплоты в изделие, которая выделяется не только на поверхности изделия, но и на некоторой глубине в объеме основного металла. Фокусировкой электронного луча можно получить пятно нагрева диаметром 0,0002-5мм, что позволяет за один проход сваривать металлы толщиной от десятых долей миллиметра до 200мм. В результате можно получить швы, в которых соотношение глубины провара к ширине до 20: 1 и более. Появляется возможность сварки тугоплавких металлов (вольфрама, тантала и др.), керамики и т. д. Уменьшение протяженности зоны термического влияния снижает вероятность рекристаллизации основного металла в этой зоне. Малое количество вводимой теплоты. Как правило, для получения равной глубины проплавления при электронно-лучевой сварке требуется вводить теплоты в 4-5 раз меньше, чем при дуговой.  В результате резко снижаются коробления изделия. - Отсутствие насыщения расплавленного и нагретого металла газами. Наоборот, в целом ряде случаев наблюдается дегазация металла шва и повышение его пластических свойств. В результате достигается высокое качество сварных соединений на химически активных металлах и сплавах, таких как ниобий, цирконий, титан, молибден и др. Хорошее качество электроннолучевой сварки достигается также на низкоуглеродистых, коррозионно-стойких сталях, меди и медных никелевых, алюминиевых сплавов. Проплавление при электронно-лучевой сварке обусловлено в основном давлением потока электронов, характером выделения теплоты в объеме твердого металла и реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением. Возможна сварка непрерывным электронным лучом. Однако при сварке легкоиспаряющихся металлов (алюминия, магния и др.) эффективность электронного потока и количество выделяющейся в изделии теплоты уменьшаются вследствие потери энергии на ионизацию паров металла. В этом случае целесообразно сварку вести импульсным электронным лучом с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100-500 Гц. В результате повышается глубина проплавления. При правильной установке соотношения времени паузы и импульса можно сваривать очень тонкие листы. Благодаря теплоотводу во время пауз уменьшается протяженность зоны термического влияния. Однако при этом возможно образование подрезов, которые могут быть устранены сваркой колеблющимся или расфокусированным лучом. Недостатки электронно-лучевой сварки: возможность образования несплавлений и полостей в корне шва на металлах с большой теплопроводностью и швах с большим отношением глубины к ширине; для создания вакуума в рабочей камере после загрузки изделий требуется длительное время. 2.3.2 Лазерная сварка Лазерная сварка - высоко технологичный метод сварки, по плотности мощности не уступающий электронно-лучевой сварке, при этом не требующий построения вакуумной камеры. Лазерный луч обеспечивает высокую концентрацию энергии, благодаря возможности его фокусировки в точку диаметром в несколько микрометров. Такая концентрация значительно выше чем, к примеру, у дуги. Сравнимой концентрацией энергии обладает электронный луч. Однако электронно-лучевая сварка осуществляется лишь в вакуумных камерах - это необходимо для устойчивого проведения процесса, лазерная же сварка не требует вакуума, что упрощает и убыстряет технологические процессы. Процесс лазерной сварки осуществляется либо на воздухе, либо в среде защитных газов: аргон, гелий, углекислый газ и др. Лазерный луч, так же как и электронный легко отклоняется, транспортируется с помощью оптической системы.  Для сварки металлов используются твердотельные и газовые лазеры как периодического, так и непрерывного действия. Благодаря высокой концентрации энергии лазерного излучения в процессе сварки обеспечивается малый объем расплавленного металла, незначительные размеры пятна нагрева, высокие скорости нагрева и охлаждения металла шва и околошовной зоны. Эти особенности теплового воздействия предопределяют минимальные деформации сварных конструкций, специфику физико-химических и металлургических процессов в металле шва, высокую технологическую и конструкционную прочность сварных соединений. Лазерная сварка осуществляется в широком диапазоне режимов, обеспечивающих высокопроизводительный процесс соединения различных материалов толщиной от нескольких микрометров до десятков миллиметров. Лазерная сварка металлов это высокоточный метод соединения металлов. Ограничением этого метода является то, что для соединения металлов свариваемые элементы необходимо поместить на рабочий стол аппарата для лазерной сварки металла. 3. СВАРКА ДАВЛЕНИЕМ Всем способам сварки давление присуще пластическое деформирование в зоне соединения. Пластически деформировать можно с нагревом и без нагрева. Место соединения нагревают до расплавления или без расплавления. Сваривать можно на воздухе или в контролируемой среде. В некоторых случаях это сопровождается взаимным перемещением свариваемых деталей (сварка трением). Параметрами технологического процесса сварки давлением являются: давление (деформация), температура, время, среда (газовый состав фазы), скорость взаимного перемещения. Иногда отдельные параметры настолько взаимосвязаны, что их нельзя самостоятельно регулировать (например, при сварке взрывом, когда в результате быстрой пластической деформации металл в зоне сварки нагревается, но температура в ней не задается и не контролируется). Сущность получения неразъемного сварного соединения двух металлических заготовок в твердом состоянии состоит в сближении идеально чистых соединяемых поверхностей на расстояние, при котором возникают межатомные силе притяжения. Это достигается при приложении к свариваемым заготовкам давления, величина которого должна быть достаточной для смятия всех неровностей в соединяемом сечении. Необходимым условием получения качественного соединения в твердом состоянии являются хорошая очистка и подгонка поверхностей и наличие сдвиговых пластичных деформаций в зоне соединения в момент сварки. 3.1 Холодная сварка Физическая сущность процесса холодной сварки заключается в сближении свариваемых поверхностей до образования металлических связей между ними. Холодной сваркой выполняют точечные, шовные и стыковые соединения, толщина металлов и сплавов может быть от 0,2 до 15 мм. Холодной сваркой сваривают однородные и неоднородные металлы и сплавы, обладающие высокой пластичностью при нормальной температуре. В недостаточно пластичных металлах при больших деформациях при сварке могут образовываться трещины. Высокопрочные металлы и сплавы холодной сваркой не сваривают, так как для этого требуются очень большие давления, которые очень трудно осуществить. Хорошо свариваются сплавы алюминия. Кадмия, свинца, меди, никеля, золота, серебра и цинка.  К преимуществам этого способа относятся малый расход энергии, незначительное изменение свойств металла в зоне сварного соединения, высокая производительность, возможность автоматизации. К недостаткам способа следует отнести ограниченное количество сплавов, обладающих необходимой пластичностью, снижение несущей способности сварных соединений из-за глубоких вмятин на поверхности, оставляемых пуансонами. 3.2 Контактная сварка Контактной называется сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части. Различает три способа электрической контактной сварки: точечную, шовную и стыковую. Стыковая сварка может выполняться двумя способами: сопротивлением - с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой и оплавлением - при разогреве торцов заготовок до оплавления и последующей осадкой.  Преимущества сварки оплавления перед сваркой сопротивлением состоит в том, что в процессе оплавления выравниваются все неровности стыка, а оксиды и загрязнения удаляются, поэтому не требуется особой подготовки места соединения. Стыковую сварку используют при изготовлении трубчатых конструкций, колем и колец, инструмента, рельс и т.л. При точечной сварке заготовки соединяются в отдельных точках. В зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым заготовкам точечная сварка может быть двусторонней и односторонней. Перед сваркой место соединения очищают от оксидных пленок. Точечной сваркой изготавливают штампо-сварные конструкции при соединении отдельных штампованных элементов сварными точками. При шовной сварке между свариваемыми заготовками образуется прочное и плотное соединения. Это очень высокопроизводительный процесс. Его применение эффективно в массовом производстве листовых конструкций для получения прочных и герметичных швов, например, при изготовлении емкостей. 3.3 Высокочастотная сварка Сущность высокочастотной сварки состоит в нагреве до пластического состояния соединяемых участков детали электрическими токами высокой частоты с последующим сжатием, приводящим к образованию соединения. Процесс может осуществляться в атмосфере, в защитных газах, в вакууме, с применением флюсов. Этим видом сварки могут соединяться детали из стали (высоколегированные, коррозийно-стойкие), высокоактивные металлы и сплавы, а также соединения из разнородных материалов. Полученные соединения имеют высокую механическую прочность и отличаются стабильностью качества. Процесс высокочастотной сварки может быть полностью автоматизированным. 3.4 Сварка трением Сварка трением происходит в твердом состоянии при воздействии теплоты, возникающей при трении свариваемых поверхностей. Трение поверхностей осуществляется вращением или возвратно-поступательным перемещением сжатых заготовок. В результате нагрева происходит совместная пластическая деформация. Для получения качественного соединения в конце процесса необходимы быстрое прекращение движения и приложение осадочного сдавливания.  Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы и сплавы с различными свойствами, например, медь со сталью, алюминий с титаном. При сварке трением по сравнению с контактной стыковой сваркой снижаются затраты энергии в 5-10 раз.  3.5 Ультразвуковая сварка Ультразвуковая сварка относится к процессам, в которых используются давление и взаимное трение в свариваемых поверхностях. Силы трения возникают в результате действия на заготовки механических колебаний с ультразвуковой частотой. Для получения механических колебаний высокой частоты используют магнитострикционный эффект, основанный на изменении размеров некоторых материалов под действием переменного магнитного тока.  Ультразвуковой сваркой можно получать точечные и шовные соединения внахлестку, а также соединения по замкнутому контуру. При этом нет необходимости в предварительной очистке соединяемых поверхностей. Ультразвуковую сварку применяют в приборостроении, радиоэлектронике, авиационной промышленности, а также при сварке пластмасс. 3.6 Сварка взрывом Большинство технологических схем сварки взрывом основано на использовании направленного (кумулятивного) взрыва. Продолжительность сварки при этом не превышает нескольких микросекунд. Сварку взрывом можно отнести как к способам сварки с оплавлением при кратковременном нагреве, так и к холодно сварке.  Прочность соединений, выполненных сваркой взрывом, выше прочности соединяемых материалов. Сварку взрывом используют при изготовлении заготовок для проката биметалла, при сварке заготовок из разнородных материалов. Целесообразно использование сварки взрывом со штамповкой и ковкой. 3.7 Диффузионная сварка При диффузионной сварке соединение образуется в результате взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов, находящихся в твердом состоянии. Диффузионную сварку выполняют как в вакууме, так и в атмосфере инертных и защитных газов. Для получения качественного соединения нагрев заготовок по всему сечению должен быть равномерным, а их поверхности - предварительно очищены от оксидов и загрязнений. Полученные соединения не нуждаются в последующей механической обработке. Диффузионной сваркой можно соединять металлы и сплавы, керамические материалы в однородных и разнородных сочетаниях. Ее применяют в космической технике и радиоэлектронике, в самолетостроении, приборостроении, в пищевой промышленности и других отраслях. ТермитнаяВ процессе термитной сварки используют термит — специальная смесь, состоящая из алюминия, магния и металлической окалины. Задачей данной смеси является расплавление основного металла. Так как температура горения этой смеси достигает 2700 градусов, она легко справляется со своей задачей. Данную смесь засыпают в специальную ёмкость, которая изготовлена из тугоплавких металлов. Затем, разжигают её либо пиропатроном или электрической дугой. А так же, могут разжигать при помощи специального шнура- бикфордов шнур. Данным видом сварки обычно сваривают рельсы или крупногабаритные изделия. Более того, её применяют для наплавки, все тех же крупногабаритных изделий.  ЗАКЛЮЧЕНИЕ Сварка - технологический процесс, широко применяемый во всех отраслях народного хозяйства для изготовления новых и ремонта эксплуатируемых конструкций и механизмов. Преимущества сварных конструкций в настоящее время общепризнанны, такие конструкции повсеместно применяют взамен литых, клепаных и кованых изделий. Эти преимущества сводятся к уменьшению расхода металла, снижению затрат труда, упрощению оборудования, сокращению сроков изготовления и увеличению съема продукции без увеличения производственных площадей. Значительно расширяются также возможности механизации основных технологических операций. Однако все преимущества сварки могут быть реализованы только при обеспечении необходимого качества сварных соединений, гарантирующих длительную и надежную работу их в условиях эксплуатации. Это достигается на основании глубокого изучения вопросов технологии сварки и установления связи ее с конструктивными формами и особенностями изготовляемой продукции. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Технология конструкционных материалов, под редакцией Дальского А.М. 2. Теория сварочных процессов, под редакцией Фролова В. В. 3. Технология электрической сварки плавлением, Думов С.И. |