Класифікація основних способів зварювання
Зварюванням називається процес отримання нероз'ємного з'єднання деталей шляхом застосування місцевого нагріву.
Звареним з'єднанням називається з'єднання двох деталей, отримане за допомогою зварювання.
Зварений шов - це частина зварного з'єднання, яка утворюється з розплавленого в процесі зварювання і потім затверділого металу.
Основним металом називають метал, з якого виготовлені деталі, що зварюються.
При газовому зварюванні в місці розташування шва розплавляється основний метал, але в більшості випадків його може не вистачити для заповнення всього зазору між деталями. Тому в зварювальне полум'я вводять присадні дріт, яка, розплавляючись, дає додатковий рідкий метал, який утворює шов. Перетин шва роблять великим по товщині, ніж товщина основного металу. Це потовщення називають посиленням шва.
У місці нагріву деталей зварювальним полум'ям утворюється поглиблення в розплавленому металі, яке називають зварювальної ванній.
В даний час існує багато різних способів зварювання, які класифікуються за різними ознаками. Залежно від ступеня нагріву зварюваний метал може бути або в пластичному (тістоподібному), або в розплавленому (рідкому) стані. У першому випадку для здійснення процесу зварювання необхідно прикласти до зварювального виробу зусилля (зварювання тиском). У другому випадку розплавлений метал виробів, що зварюються і присадочного прутка утворює загальну ванну, після охолодження якої зварювання виявляється здійсненої без застосування механічного впливу (зварювання плавленням).
Слід зазначити, що є такі способи зварювання, при яких метал або зовсім не нагрівається (холодне зварювання глибокої деформацією), або нагрівається до температур, при яких метал не доводиться навіть до пластичного стану (ультразвукове зварювання).
Ковальська (Горнова) зварювання
В процесі ковальського зварювання кінці, що підлягають з'єднанню, нагріваються в горні до температури пластичного стану, потім накладаються один на інший і проковувати. Для видалення окалини розігріті кінці посипають кварцовим піском. При проковке шлак * легко видавлюється з місця з'єднання. Ковальська зварювання, найстаріший спосіб зварювання, в даний час застосовується рідко.
Газопрессовая зварювання. При газопрессовая зварюванні кромки зварювальних деталей (стрижнів, труб, рейок) нагріваються ацетіленокіслородним полум'ям відразу по всьому контуру спеціальною многопламенной пальником до пластичного стану або до оплавлення і потім стискаються. Основною перевагою газопрессовая зварювання є її висока продуктивність. Газопрессовая зварювання застосовується при будівництві магістральних газопроводів і нафтопроводів, на залізничному транспорті та в машинобудуванні.
Стикова зварювання застосовується для з'єднання стрижнів, рейок, труб і т. П. Деталі закріплюються в електродах. Потім через них пропускається струм від вторинного витка 4 зварювального трансформатора. У місці зіткнення стрижні нагріваються до високої температури, після чого струм вимикають, стрижні стискаються і деталі зварюються.
Точкове зварювання застосовується для зварювання листових конструкцій, у яких зварні з'єднання повинні бути міцними, але не пліт-
Шлаками називають неметаллический покрив на поверхні розплавленого або нагрітого до пластичного стану металу. Зазвичай шлаки являють собою сплави різних окислів металів і металлоідовнимі. При точковому зварюванні зварювані листи укладають крайками один на одного і затискають між мідними електродами. Через електроди пропускається електричний струм від зварювального трансформатора. Метал під електродами сильно нагрівається і при стисканні електродів зварюється в одній точці.
Роликова зварювання застосовується для зварювання листових конструкцій, що вимагають щільно-міцних швів, наприклад різних резервуарів, баків, тари та інших виробів масового виробництва. При роликового зварювання зварювані листи укладають так само, як при точковому зварюванні, між електродами, що мають форму роликів. До роликам підводиться електричний струм. При проходженні листів між обертовими роликами утворюється суцільний щільний шов, що складається з ряду зварних точок, що перекривають один одного.
Зварювання тертям здійснюється на верстатах, подібних токарським. Після закріплення двох циліндричних деталей в затискачах верстата деталі зводяться впритул і з великою силою притискаються один до одного. При швидкому обертанні однієї з деталей в місці стику їх в результаті тертя виділяється велика кількість тепла, достатнє для нагріву решт деталей до пластичного стану (1200 ° С).
Після нагріву до такої температури обертання припиняється, деталі додатково стискуються і зварюються.
Цей спосіб зварювання вперше запропонований в 1956 р робочим-новатором А. І. Чудикова.
Термитной зварюванням називається процес отримання нероз'ємного з'єднання деталей, при якому для нагрівання металу застосовується терміт.
Терміт представляє собою механічну суміш, що складається з 78% (по вазі) порошку залізної окалини (окис заліза) і 22% порошку чистого алюмінію. При згорянні терміту розвивається температура близько 3000 ° С. У результаті згоряння терміту виходить розплавлене залізо і рідкий шлак (окис алюмінію), якими заливають зварюються кінці. Спалювання терміту проводиться в вогнетривкому тиглі.
Розрізняють термітну зварювання тиском і термітну зварювання плавленням. У першому випадку рідкий метал і шлак виливаються з тигля в форму, в якій встановлені кінці деталей, що зварюються. Нагріті до пластичного стану стрижні стискаються спеціальним пресом і зварюються.
У другому випадку зварювані частини заформовивалі з зазором, величина якого залежить від розміру перетину зварюються решт. Цей зазор заповнюється рідким металом з тигля; тиск при цьому не прикладається.
Термітне зварювання знайшла застосування при зварюванні трамвайних рейок, при ремонті і виготовленні деяких суднових Деталей і т. Д.
Електродугове зварювання. При дугового електричне зварювання тепло, необхідне для розплавлення металу в місці зварювання, виділяється електричною дугою, що виникає між електродом і основним металом при пропущенні через них електричного струму. Електрод (вугільний або металевий) закріплюється в спеціальному електродотримачі. У дузі розвивається температура близько 6000 ° С, що забезпечує швидке нагрівання і розплавлення зварювальних кромок. При дугового зварювання вугільним електродом (спосіб Бенардоса) заповнення шва проводиться розплавленим металом присадного дроту, яка вводиться в зону дуги.
При дугового зварювання металевим електродом (спосіб Славянова) з'єднання крайок здійснюється розплавленим металом електрода. Процес зварювання може вестися як на постійному, так і на змінному струмі. Для захисту розплавленого металу від насичення азотом і киснем повітря, для збагачення металу шва необхідними домішками і підвищення стійкості горіння дуги при зварюванні застосовуються металеві електроди, покриті шаром спеціальної обмазки. Для живлення дуги електричним струмом застосовуються зварювальні генератори постійного струму і трансформатори змінного струму. Простота процесу, значна швидкість зварювання і високу якість з'єднання забезпечили повсюдне впровадження зварки.
Більш прогресивним методом є автоматична електрозварювання, при якій дуга горить під шаром сипучого флюсу, що виконує ту ж роль, що і обмазка при ручній зварці.
Зварювані кромки деталей розташовують вертикально з деяким зазором. У зоні зварювання до крайок притиснуті мідні черевики, які утримують флюс і розплавлений метал зварювальної ванни. Башмаки рухаються знизу вгору одночасно з механізмом зварювальної головки, безперервно подає зварювальний дріт в зону зварювання. Дуга спочатку горить між дротом і металом ванни. Коли флюс розплавиться, дуга гасне, і струм проходить тільки через розплавлений флюс. При сталому процесі зварювання флюс, дріт і кромки зварюваного металу розплавляються теплом, що виділяється при проходженні струму через розплавлений флюс. У міру заповнення зазору металом формують черевики піднімаються вгору. Рідкий метал твердне від низу до верху і утворює шов 6.
При електрошлакового зварювання досягається дуже висока продуктивність праці.
Цей спосіб зварювання розроблений інститутом електрозварювання ім. Є. О. Патона.
Дугове зварювання в середовищі захисного газу. Для захисту наплавленого металу від впливу навколишнього повітря дугову електрозварювання іноді виробляють в струмені захисного газу. Суть методу дугового зварювання в струмені захисного газу полягає в тому, що на дугу і зварюваний місце направляється струмінь газу, що захищає метал від впливу повітря.
В якості захисного газу можна застосовувати водень, гелій, аргон і вуглекислий газ.
Вуглекислий газ як найбільш дешевий захисний газ знаходить все більше застосування при зварюванні вуглецевих сталей.
При цьому способі деталь розплавляється так званої дутої побічної дії, що горить між двома вольфрамовими електродами. Електроди вставлені в мундштуки, за якими до дуги подається водень. Зварювальний шов виходить шляхом розплавлювання присадного дроту. Таким чином, дуга і рідкий метал зварювальної ванни захищені воднем від шкідливого впливу кисню та азоту повітря. Водень під дією тепла дуги розщеплюється на атоми, а останні, стикаючись з більш холодним металом, знову з'єднуються в молекули. При цьому виділяється велика кількість тепла, що йде на додаткове нагрівання металу зварювальної ванни. Цей спосіб зварювання застосовують для зварювання металів невеликої товщини і для зварювання кольорових металів.
Газове зварювання. Цей спосіб зварювання полягає в тому, що для нагрівання і плавлення зварювальних кромок використовується полум'я, отримане при спалюванні пального газу в суміші з киснем. Для отримання газокисневої суміші, її спалювання і виконання зварювання застосовують спеціальні зварювальні пальники.
Газове зварювання відноситься до зварювання плавленням. Заповнення зазору між кромками деталей, що зварюються проводиться в основному розплавленим металом присадного дроту.
Газове зварювання широко застосовується в різних галузях народного господарства, особливо при зварюванні стали малої товщини, кольорових металів, чавуну і при ремонті різних Деталей.
Полум'я газового пальника використовується для редагування пошкоджених деталей, для очищення металу від іржі, окалини, фарби, для поверхневого гарту різних деталей, а також може бути використано для місцевої термічної обробки зварних швів. За допомогою газового полум'я часто завдають різні покриття (металеві та неметалеві) на поверхні деталей.
Особливе і зовсім самостійне місце в промисловості займає киснева (газова) різання металів.
1. Яке значення має зварювання в народному господарстві і її переваги перед клепкою?
2. Хто з російських вчених і інженерів є основоположником способів електричного зварювання металів?
3. Що називають зварним з'єднанням, звареним швом, основним і присадним металом, зварювальної ванній, посиленням шва?
4. Які способи зварювання ви знаєте?
5. У чому сутність процесу газового зварювання?
6. У чому сутність процесу термітного зварювання?
7. Як здійснюється ковальське зварювання?
8. У чому сутність газопрессовая зварювання?
9. У чому сутність автоматичного зварювання під флюсом?
10. Як здійснюється атомноводородной зварювання?
11. Які існують способи контактного зварювання і їх сутність?