Схема и краткая характеристика сварки плавлением - Технология - Скачать бесплатно
Московская Государственная Академия
Приборостроения и Информатики
Реферат по дисциплине
«Физико-химические основы соенинения металлов»
СХЕМА И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
МЕТОДОВ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ
Студент: Рыжикова М.В.
МТ 1212
III курс
Шифр: 97164
Преподаватель: Овчинников В.А.
Москва, 2000 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Сварка ....................................................................
3
Классификация методов сварки плавлением ...................................
3
Дуговая сварка ............................................................
3
Электрошлаковая сварка ....................................................
8
Сварка электронным лучом ..................................................
9
Лазерная сварка ..........................................................
11
Свето-лучевая сварка .....................................................
12
Плазменная сварка ........................................................
12
Газовая сварка ...........................................................
12
Список использованной литературы .........................................
14
СВАРКА
Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения
посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при
их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или при
совместном действии того и другого.
Сваркой соединяют детали из металлов, керамических материалов,
пластмасс, стекла и др. в однородных и разнородных сочетаниях.
Существует свыше 60 способов сварки, при которых материал в месте
соединения деформируется без нагрева ( сварка давлением (холодная, взрывом
и др.), нагревается и пластически деформируется ( сварка с применением
давления (контактная, высокочастотная, газопрессовая и др.) или
расплавляется ( сварка плавлением (дуговая, электрошлаковая, электронно-
лучевая, плазменная, газовая и др.).
Простейшие виды сварки плавлением известны с глубокой древности,
например литейная сварка. Современная схема сварки плавлением показана на
рис. 1
Рис. 1. Схема сварки плавлением.
К соединяемым деталям в месте сварки подводят сварочное пламя;
производят местное расплавление деталей до образования общей сварочной
ванны жидкого металла. После удаления сварочного пламени металл ванны
быстро охлаждается и затвердевает, в результате детали оказываются
соединёнными в одно целое. Перемещая пламя по линии сварки, можно получить
сварной шов любой длины.
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ
Существующие методы сварки плавлением могут быть классифицированы по
виду источников теплоты, способы сварки – по типу защиты ванны и
свариваемого металла от взаимодействия с атмосферой воздуха, особенности
введения теплоты, степени автоматизации процессов и другим признакам. По
виду источника теплоты могут быть выделены методы сварки плавлением:
дуговая электрошлаковая; электронно-лучевая; лазерная; свето-лучевая;
газовая; плазменная; термитная.
По виду защиты свариваемого металла и сварочной ванны от окружающей
атмосферы могут быть выделены способы сварки со шлаковой, газошлаковой и
газовой защитой.
По особенностям нагрева различают способы сварки с непрерывным
нагревом и импульсным.
По степени автоматизации процесса существующие способы сварки могут
быть разделены на ручную, полуавтоматическую и автоматическую.
Характеристика наиболее широко применяемых в промышленности методов и
способов сварки плавлением, учитывающая отмеченные технологические
признаки, приведена в табл.1.
ДУГОВАЯ СВАРКА
Способы дуговой сварки.
В настоящее время существует большое число различных способов дуговой
сварки, отличающихся принятыми при сварке средствами защиты металла от
воздуха, типом электрода, особенностями горения дуги и степенью
автоматизации процесса.
По виду защиты металла от окружающей атмосферы существующие способы
дуговой сварки можно разделить на две группы: со шлаковой и газошлаковой
защитой; с газовой защитой. Последние можно разделить на несколько
подгрупп: по виду применяемого газа ( на способы с защитой инертными и
активными газами; по виду защиты ( на способы с местной защитой ванны и
общей защитой изделия (сварка в камерах); по давлению газа в реакционной
зоне ( на способы сварки при нормальном внешнем давлении, в разреженном
пространстве и при повышенном внешнем давлении.
По типу применяемого электрода различают способы дуговой сварки
плавящимся и неплавящимся электродом.
По особенностям горения дуги могут быть выделены способы однодуговой
и многодуговой сварки, трехфазной, расщепленным электродом, с непрерывным и
импульсным режимами горения дуги, свободногорящей и сжатой дугой.
По степени механизации различают сварку ручную, полуавтоматическую и
автоматическую.
Таблица 1
ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ И СПОСОБОВ СВАРКИ ПЛАВЛЕНЕНИЕМ
|Отличительны|Дуговая |Электрошла-|Электронно-|Лазерная
|Ствето-лучева|Газовая |Плазменная |Термитная |
|е признаки |сварка |ковая |лучевая |сварка |я сварка
|сварка |сварка |сварка |
|способов | |сварка |сварка | | |
| | |
|сварки | | | | | |
| | |
|Источник |Теплота,выде|Теплота, |Теплота, |Теплота, |Теплота,
|Теплота, |Теплота, |Теплота, |
|нагрева |ля-ющаяся |выделяющаяс|выделяющаяс|выделяющаяся|выделяющаяся
|полученная |содержащаяся|содержащая|
| |при |я при |я при |при |при |при
|в |ся в |
| |бомбардировк|прохождении|бомбардиров|поглощении |поглощении
|сжигании |ионизированн|перегретом|
| |е |тока через |ке |поверхностью|светового
|горючего |ом газовом |жидком |
| |поверхности |расплавленн|поверхности|нагрева |потока с
|газа в |потоке, |расплаве |
| |нагрева |ый шлак |нагрева |индуцированн|широким
|кислороде |выделенном | |
| |заряженными | |электронами|ого |диапазоном |
|из столба | |
| |частицами, и| |, |излучения с |длины волн |
|дуги | |
| |теплота | |получившими|определенной| |
| | |
| |плазмы | |ускорение в|длиной волны| |
| | |
| |столба дуги | |поле | | |
| | |
| | | |высокого | | |
| | |
| | | |напряжения | | |
| | |
|Вид защиты |Газошлаковая|Шлаковая |Общая в |Газовая инертными газами.
|Газовая и |Газовая |Шлаковая |
| |и газовая | |вакууме |Местная и общая. При
|газошлакова|инертными и | |
| |инертными и | | |нормальном и повышенном |я
|активными | |
| |активными | | |давлениях и вакууме |
|газами. | |
| |газами. | | | |
|Местная и | |
| |Местная и | | | |
|общая | |
| |общая. При | | | |
| | |
| |нормальном | | | |
| | |
| |внешнем и | | | |
| | |
| |повышенном | | | |
| | |
| |давлениях и | | | |
| | |
| |в вакууме | | | |
| | |
|Характер |Непрерывный,|Непрерывный|Непрерывный|Непрерывный,|Непрерывный,
|Непрерывный|Непрерывный |Непрерывны|
|нагрева |импульсный | |, |импульсный |импульсный |,
| |й |
| | | |импульсный | |
|периодическ| | |
| | | | | | |ий
| | |
|Вид процесса|Ручной,
|Автоматиче-|Автомати-че|Автоматическ|Автоматически|Ручной |Ручной и
|Ручной |
|по степени |полуавтомати|ский и |ский |ий |й |
|автоматическ| |
|автоматизаци|-ческий и |полуавтома-| | | |
|ий | |
|и |автоматическ|тический | | | |
| | |
| |ий | | | | |
| | |
В результате различного сочетания указанных технологических
особенностей получено большое число способов дуговой сварки.
Параметры режима дуговой сварки и их влияние на форму ванны и размеры
швов.
Основные параметры дуговой сварки.
К основным параметрам относятся сила тока Iд , напряжение дуги Uд и
скорость сварки vсв. Полная мощность сварочной дуги:
[pic].
Тепловложение на единицу длины шва определяется погонной энергией
(qо(и/vсв) и условиями сварки, оказывающими влияние на (и. Величина (и в
зависимости от условий сварки может меняться от 0,3 до 0,95.
Ток дуги. Этот параметр в наибольшей степени определяет тепловую
мощность. При постоянном диаметре электрода с увеличением силы тока дуги
возрастает концентрация тепловой энергии в пятне нагрева. Повышается
температура плазмы столба дуги. Стабилизируется положение активных пятен на
электроде и изделии. С увеличением силы тока дуги возрастает длина
сварочной ванны, ее ширина и глубина проплавления. Особенно интенсивно
растет глубина проплавления. Это обусловлено не только увеличением тепловой
мощности и сосредоточенности энергии в пятне нагрева, но и значительным
повышением давления дуги на ванну, которое пропорционально квадрату силы
сварочного тока. В определенных пределах изменения тока глубина
проплавления ванны приближенно может быть оценена зависимостью, близкой к
линейной:
[pic],
где k ( коэффициент, зависящий от рода тока, полярности, диаметра
электрода, степени сжатия дуги и др.
Напряжение дуги. С увеличением напряжения также возрастает тепловая
мощность дуги, а, следовательно, и размеры сварочной ванны. Особенно
интенсивно возрастают ширина и длина ванны. Ширина ванны связана с
напряжением практически прямой зависимостью:
[pic],
где S ( толщина свариваемого металла.
При постоянной величине сварочного тока повышение напряжения дуги
незначительно сказывается на глубине проплавления ванны. По-видимому, это
обусловлено некоторым снижением эффективного КПД дуги и большими
возможностями для блуждания активного пятна в сварочной ванне.
Путем медленного уменьшения длины дуги и соответственно напряжения
дуги можно перейти к сварке погруженной дугой
Скорость сварки. При постоянной погонной энергии увеличение скорости
сварки вызывает повышение термического КПД процесса, а это, в свою очередь,
приводит к возрастанию глубины проплавления и снижению ширины шва.
Изменение скорости сварки при постоянной тепловой мощности дуги заметно
сказывается на размерах сварочной ванны и шва. Это можно видеть из
уравнений для определения ширины e и длины L сварочной ванны:
[pic].
Дополнительные параметры режима дуговой сварки.
Дополнительные параметры связаны с условиями ведения процесса сварки и
особенностями горения дуги. Так, например, при одной и той же погонной
энергии можно изменять диаметр электрода, род тока и полярность,
использовать импульсный и непрерывный режимы горения дуги. В некоторых
случаях применяют сжатую дуг, а иногда колебания электрода. Эти особенности
процесса также сказываются на формировании ванны и конечных размерах швов.
Диаметр электрода. При постоянной величине сварочного тока диаметр
электрода определяет плотность энергии в пятне нагрева и подвижность дуги.
В связи с этим при увеличении диаметра электрода снижается глубина
проплавления ванны и возрастает ее ширина.
Род тока и полярность. В зависимости от рода тока и полярности на
изделии выделяется различное количество теплоты. Если теплоту, выделяющуюся
на аноде (Wa) и катоде (Wк), приближенно оценивать по эффективному падению
напряжений, то получим зависимости
[pic]
где Ua и Uк ( анодное и катодное падение напряжений; (, kT ( потенцаильная
и термическая энергия электронов.
На катоде не вся энергия Uк переходит в теплоту. Часть ее ((+2kT)
уносится в плазму столба дуги. На аноде выделяется энергия Ua и
прибавляется потенциальная и термическая энергия электронов. Количество
теплоты, выделенное на катоде, зависит от потенциала ионизации дугового
газа. Поэтому разница в тепловыделении на катоде и аноде определяется
способом дуговой сварки. В реальных условиях при сварке на прямой
полярности (анод на изделии) глубина проплавления оказывается меньше, чем
при сварке на обратной полярности (катод на изделии). Это легко объясняется
формой столба дуги. Анодное пятно занимает большую площадь по сравнению с
катодным. Поэтому ширина ванны и шва при сварке на прямой полярности
возрастает.
При выборе рода тока необходимо учитывать влияние магнитного поля
дуги на ее отклонение (магнитное дутье). Наличие вблизи дуги ферромагнитных
масс или посторонних магнитных полей усиливает это явление. Формирование
сварочной ванны и шва при действии магнитного поля меняется. Наблюдается
вытеснение расплавленного металла из сварочной ванны, снижение глубины
проплавления и т.п.
Меры борьбы с отклонением дуги собственным магнитным полем
заключаются в правильном токоподводе, устранении ферромагнитных масс вблизи
дуги, ориентировании угла наклона электрода по направлению отклонения
столба дуги. Полное устранение магнитного дутья достигается при питании
дуги переменным током.
Угол наклона электрода. Изменяя наклон электрода в плоскости
продольной оси шва, можно существенно влиять на размеры сварочной ванны и
шва. При (<90( сварку выполняют углом вперед. Давление дуги вытесняет
расплавленный металл в головную часть ванны. При этом глубина проплавления
основного металла снижается. При (>90( сварку выполняют углом назад.
Давление дуги способствует интенсивному вытеснению расплавленного металла
из головной части ванны в хвостовую. Глубина проплавления возрастает.
Аналогичные результаты могут быть получены отклонением столба дуги
магнитным полем при вертикальном расположении электрода.
Колебание электрода. При поперечных колебаниях электрода возрастает
ширина шва и снижается глубина проплавления. Изменяются условия
кристаллизации и тепловой цикл в зоне термического влияния. Колебания
электрода
|
