Электрическая дуга.

Автоматическая сварка под флюсом.

Широко применяют автоматическую сварку плавящимся электродом под слоем флюса. Флюс насыпается на изделие слоем толщиной (50-60) мм, в результате чего дуга горит не в воздухе, а в газовом пузыре, находящемся под расплавленном при сварке флюсом и изолированным от непосредственного контакта с воздухом.

Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка является принципиально новым видом процесса соединения металлов, изобретенном и разработанным в ИЭС им. Патона. Свариваемые детали покрываются шлаком, нагреваемом до температуры, превышающей температуру плавления основного металла и электродной проволоки.

Электронно-лучевая сварка.

Источником тепла является мощный пучок электронов с энергией в десятки килоэлектронвольт. Быстрые электроны, внедряясь в заготовку, передают свою энергию электронам и атомам вещества, вызывая интенсивный разогрев свариваемого материала до температуры плавления. Процесс сварки осуществляется в вакууме, что обеспечивает высокое качество шва. Ввиду того что электронный луч можно сфокусировать до очень малых размеров (менее микрона в диаметре), данная технология является монопольной при сварке микродеталей.

Плазменная сварка.

При плазменной сварке источником энергии для нагрева материала служит плазма - ионизованный газ.

Диффузионная сварка.

Способ основан на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов при высоком вакууме.

Электрическая дуга.

Впервые была описана в 1802 году русским учёным В. В. Петровым. Это физическое явление, один из видов электрического разряда в газе. При увеличении напряжения между двумя электродами до определённого уровня в воздухе между электродами возникает электрический пробой. Напряжение электрического пробоя зависит от расстояния между электродами и других факторов. Потенциал ионизации первого электрона атомов металлов составляет приблизительно 4, 5 - 5 В, а напряжение дугообразования - в два раза больше (9 - 10 В). Требуется затратить энергию на выход электрона из атома металла одного электрода и на ионизацию атома второго электрода. Процесс приводит к образованию плазмы между электродами и горению дуги.

3)Исто́ чник то́ ка — двухполюсник, создающий в нагрузке электрический ток, причем сила тока не зависит от сопротивления нагрузки. В быту «источником тока» называют реальные устройства-источники электрической энергии, например, батарейку, электрогенератор, вторичный источник электропитания, электросеть 220 В и даже настенную розетку такой электросети

4) Материал электродов для контактной сварки выбирается исходя из требований, обусловленных специфическими условиями работы электродов, т.е. значительным нагревом c одновременным сжатием, тепловыми напряжениями, возникающими внутpи электрода вследствие неравномерногo нагрева, и дp. Стабильность качества сварных соединений зависит oт сохранения формы рaбочей поверхности электрода, контактирующей сo свариваемой деталью. Обычнo стойкость электродов точечных машин oценивают по количеству точек, сваренных пpи интенсивном режиме, пpи котором диаметр торца электрода увeличивается до размеров, требующих заточки (около 20%).

Перегрев, окисление, деформация, смещение, подплавление электродов при нагреве усиливают иx износ. Чистая медь является тепло- и электропроводной, но не жаропрочной. Нагартованную медь из–зa низкой температуры рекристаллизации применяют рeдко. Чаще используются сплавы меди c добавлением легирующих элементов. Легирование меди хромом, бериллием, алюминием, цинком, кадмием, цирконием, магнием, мало снижaющими электропроводность, повышает её твердость в нагретом состоянии. Никель, железо, и кремний вводятся в медь для упрочнения электродов. Электропроводность сплавов оценивают в % по сравнению c проводимостью отожжeнной меди — 0, 017241 Oм•мм²/м.

Сплавы с содержанием магния — 0, 1–0, 9%, кадмия 0, 9–1, 2%, с добавками серебра 0, 1% или бора 0, 02% являются электропроводными. Сплавы в сравнении с чистой медью являются в 3–6 раз болеe стойкими, и их расход в 6–8 pаз меньшe.

Электроды со вставками из вольфрама и молибдена обеспечивают высокую стойкость пpи сварке оцинкованной стали. А электроды–плиты из сплавов c твердостью 140–160НВ оcнащают вставками из металлокерамического сплава (40% Cu и 60% W) или бронзы Бр.НБТ (смотрите таблицу).

5) Подготовка деталей под сварку От качества подготовки к сварке в значительной мере зависит качество сварного соединения. До начала сварки проводят: правку деталей, подготовку сопрягаемых поверхностей, а также очистку их от окалины, масел, краски, ржавчины и других загрязнений. Окалина значительно затрудняет получение электрического контакта, а иногда препятствует процессу сварки. Чаще подготовку поверхностей производят локально - в местах взаимного контакта деталей. Масляные и жировые загрязнения удаляют различными растворителями –обезжиривают (бензином, уайт-спиритом, ацетоном и др.) протиркой или погружением в ванну с растворителем. Очень трудоемкой является операция удаления оксидных пленок (окалины). Используют механические способы и химические реактивы (травление). Механическая обработка поверхностей осуществляется: дробеструйной или пескоструйной обработкой, вращающимися стальными щетками или наждачными кругами. Химическое травление осуществляется кислотами или щелочными растворами с последующей нейтрализацией, промывкой и сушкой. Вид реактива зависит от обрабатываемого металла или сплава. Сборка осуществляется без зазоров, временно детали закрепляют постановкой прихваток точечной или другими способами сварки (аргонодуговой; ручной покрытыми электродами), которые после сварки удаляют.

Деформации и напряжения возникают при газовой сварке вследствие неравномерного нагрева свариваемого металла. При нагреве металл начинает расширяться, расширению препятствуют более холодные части металла, в результате препятствий расширению возникают внутренние напряжения. Вторичной причиной возникновения напряжении и деформаций при сварке является усадка металла шва при переходе из жидкого состояния в твердое. Усадкой называется уменьшение объема металла при его остывании Усадка металла вызывает продольные и поперечные деформации. Величина расширения металла и связанная с этим степень деформации зависят от температуры нагрева и коэффициента линейного расширения материала. Чем больше коэффициент линейного расширения и выше температура нагрева металла, тем больше деформации. Форма детали, размеры и положение швов также влияют на величину деформаций при сварке. Чем сложнее форма детали, больше в ней несимметричных швов и жестче конструкция, тем скорее можно ожидать появления деформаций и напряжений при сварке.

6)Ручная дуговая сварка, источником теплоты которой служит электрическая дуга, занимает одно из ведущих мест среди различных видов сварки плавлением. Электрическая дуга, возникающая за счет дугового разряда между электродом и свариваемым металлом, возникает и поддерживается источником постоянного или переменного тока. Под действием теплоты, полученной при помощи электрической дуги, происходит плавление основного и присадочного материалов, в результате чего образуется сварочная ванна. Остывая, металл кристаллизуется, образуя прочное сварное соединение. Все операции по зажиганию дуги, поддержанию ее длины и перемещению вдоль линии шва выполняются сварщиком вручную без применения механизмов. Дуговая сварка выполняется как плавящимся, так и неплавящимся электродом.

Режимы дуговой сварки представляют собой совокупность контролируемых параметров, определяющих условия сварочного процесса. Правильно выбранные и поддерживаемые на протяжении всего процесса сварки параметры являются залогом качественного сварного соединения. Условно параметры можно разделить на основные и дополнительные.

Основные параметры режима дуговой сварки: диаметр электрода, величина, род и полярность тока, напряжение на дуге, скорость сварки, число проходов.

Дополнительные параметры: величина вылета электрода, состав и толщина покрытия электрода, положение электрода, положение изделия при сварке, форма подготовленных кромок и качество их зачистки.

7). Сварка в среде защитных газов. При сварке и наплавке в среде защитных газов в зону горения дуги под небольшим давлением подается газ, который вытесняет воздух из этой зоны и защищает сварочную ванну от кислорода и азота воздуха.

В зависимости от применяемого газа сварка разделяется на сварку в активных (СО2, Н2, О2, и др.) и инертных (He, Ar, Ar+He и др.) газах. Сварку (наплавку) можно осуществлять как плавящимся, так и неплавящимся электродами.

Наибольшее распространение при восстановлении деталей подвижного состава получили сварка и наплавка в среде углекислого газа (СО2) – сварка плавящимся электродом (проволокой) с защитой сварочной ванны от воздуха углекислым газом. Такой способ является самым дешевым при сварке углеродистых и низколегированных сталей. Поэтому по объему производства он занимает одно из первых мест среди механизированных способов сварки плавлением.

При сварке (наплавке) в среде углекислого газа (рис. 5.3) из сопла горелки 2, охватывающей поступающую в зону горения дуги электродную проволоку 4, вытекает струя защитного газа 6, оттесняет воздух из сварочной ванны.

Однако в процессе сварки углекислый газ под действием высоких температур диссоциирует:

2СО2< => 2СО+О2. Поэтому сварка идет не в чистом углекислом газе, а в смеси газов СО2, СО и О2. В этом случае обеспечивается практически полная защита расплавленного металла от азота воздуха, но сохраняется почти такой же окислительный характер газовой смеси, каким он был бы при сварке голой проволокой без защиты от атмосферы воздуха.

Следовательно, при сварке и наплавке в среде СО2 необходимо предусматривать меры по раскислению наплавляемого металла.

Эта задача решается использованием сварочных проволок диаметром 0, 8–2 мм, в состав которых входят элементы раскислители. Чаще всего это кремний (0, 6–1, 0%) и марганец (1–2%). При наличии таких компонентов раскисление окислов железа происходит по реакциям 2 FeO + Si ― > SiO2 + 2Fe и FeО + Mn ― > MnO + Fe.

Образующиеся в процессе раскиcления окислы кремния и марганца всплывают на поверхность сварочной ванны и после кристаллизации металла удаляются.

Наибольшее распространение при сварке в среде СО2 нашли электродные проволоки Св-08ГС, СВ-10ГС, Св-08Г2С, Св-18ХГС и др. *

Кроме проволок сплошного сечения, часто используются порошковые проволоки типа ПП-АН4, ПП-АН5, ПП-АН8, ПП-3Х2В8Т и др. **

Если в сварочной проволоке нет достаточного количества раскислителей, то сварка сопровождается большим разбрызгиванием металла, наличием в нем пор после кристаллизации, большой вероятностью образования трещин в наплавленном слое. Сварка в среде СО2 имеет целый ряд преимуществ: минимальную зону структурных изменений металла при высокой степени концентрации дуги и плотности тока; большую степень защиты сварочной ванны от воздействия внешней среды; существенную производительность; возможность наблюдения за формированием шва; возможность сваривать металл различной толщины (от десятых долей до десятков миллиметров), производить сварку в различных пространственных положениях, механизировать, автоматизировать технологический процесс; незначительную чувствительность к ржавчине и другим загрязнителям основного металла.

Однако при выборе данного способа сварки и наплавки необходимо иметь ввиду и его недостатки: сильное разбрызгивание металла при токе больше 500 А, что требует постоянной защиты и очистки сопла горелки; интенсивное излучение открытой мощной дуги, требующее защиты сварщика; необходимость охлаждения горелки при значительных токах; осуществление сварки практически только на постоянном токе; наличие специальной проволоки.

8) Сварка в среде аргона.

Сварка в среде защитного газа аргона с использованием в качестве источника нагрева электрической дуги – называется аргонодуговой. При этом основная функция инертного газа – защитить металл от влияния кислородной среды. В некоторых исключительных случаях аргон может быть заменён гелием, Но, учитывая высокую стоимость этого газа, целесообразность такой замены невелика.

Процесс, в ходе которого осуществляется сварка аргоном, основан на возникновении дуги между неплавящимся вольфрамовым электродом и свариваемым изделием. Электрод помещен в токопроводящем устройстве горелки и окружен керамическим соплом. Под воздействием электрической дуги происходит расплавление свариваемых кромок – образуется единая расплавленная ванна. Аргон нагнетается по токоведущему устройству и под его давлением вытесняется кислород, при этом сама сварочная ванна остаётся защищенной от окисления и азотирования. Благодаря тому, что электрическая дуга сжата и сконцентрирована на малой поверхности в зоне плавления достигается очень высокая температура (4000...6000°C). При этом виде сварки в дугу подаётся присадочный металл – присадочная проволока, технологически свариваемая с основным металлом. Подаваемый в зону дуги присадочный материал в электрическую цепь не включается. Полученный шов является единым целым со свариваемыми деталями, что гарантирует высокий уровень прочности, герметичности и долговечность изделия.

В ряде случаев при сварке алюминия и нержавеющих сталей применяется аргонная сварка с использованием плавящихся электродов. Правда, объем такого применения достаточно невелик.

При сварке неплавящимся электродом зажигание дуги не происходит путем касания к изделию. Это обусловлено двумя причинами. Аргон имеет высокий потенциал ионизации, что сильно усложняет ионизацию дугового промежутка за счет возникновения искры между электродом и изделием. Кроме того, при касании вольфрамовый электрод загрязняется и начинает интенсивно оплавляться. Поэтому при таком способе сварки для зажигания дуги необходимо параллельное подключение к источнику питания специального устройства – осциллятора.