Способы сварки металлов
Неспециализированные сведения. Сварка — это процесс получения неразъемных соединений при помощи установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном либо неспециализированном нагреве либо пластическом деформировании, либо совместным действием того и другого.
Классификация процессов сварки устанавливается по главным физическим, техническим и технологическим показателям. В зависимости от энергии, применяемой для образования сварного соединения, различают три класса сварки: термический, осуществляемый плавлением с применением тепловой энергии; термомеханический, осуществляемый с применением тепловой энергии и давления; механический, осуществляемый с применением механической энергии и давления.
В индустрии и постройке применяют по большей части следующие виды сварки: дуговую, электрошлаковую, газовую (термический класс); контактную, газопрессовую (термомеханический класс); сварку трением, холодную, ультразвуковую (механический класс).
Дуговая сварка. Сварка плавлением, осуществляемая без подачи защитного газа либо сварочного флюса, при которой территория дуги дешева наблюдению, именуется сваркой открытой дугой.
Для местного нагрева металла до температуры плавления применяют тепловую энергию электрической дуги, горящей между свариваемым концом и металлом электрода, закрепленным в электрододержателе 5. В следствии плавления свариваемого электрода и металла образуется сварной шов.
Для сварки открытой дугой используют плавящиеся штучные железные электроды со особым покрытием. Применяют кроме этого неплавящиеся электроды (уголь, графит).
Наряду с этим дуга расплавляет свариваемый металл, образуя жидкую ванну, а нужное сечение шва обеспечивается дополнительным плавлением дугой железного присадочного прутка.
Сварка под флюсом — дуговая сварка, при которой дуга горит под слоем сварочного флюса. Электрическая дуга, горящая под слоем флюса, расплавляет свариваемый металл, флюс и электродную проволоку, в следствии плавления которого образуется жидкотягучая шлаковая пленка, защищающая расплавленную ванну от доступа атмосферного воздуха.
При дуговой сварке в защитном газе в зону дуги подается защитный газ. Инертный (аргон, гелий) либо деятельный (углекислый) газ защищает территорию плавления от контакта с атмосферным воздухом.
Электрод используется плавящийся (проволока) либо неплавящийся (вольфрамовый стержень).
Рис. 1. Виды дуговой сварки термического класса: а — железным электродом, б —угольным электродом, в—под флюсом, г — в защитном газе, д — электрошлаковая, е — газовая; 1 —- шов, 2 — свариваемый металл, 3 — электрическая дуга, 4 — электрод, 5 — электрододержа-тель, 6 — пруток, 7 — флюс, в —шлаковая пленка, 9 — газ, 10 — расплавленный шлак, 11 — ползуны, 12 — железная ванна, 13 — пламя, 14 — газовая горелка
По степени механизации дуговую сварку разделяют на ручную, полуавтоматическую и автоматическую.
Электрошлаковая сварка — сварка плавлением, при которой для нагрева металла употребляется теплота, выделяющаяся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак.
Сварка ведется в вертикальном положении в формирующих ползунах. Электрический ток, проходя через расплавленный шлак, выделяет теплоту, за счет которой плавятся кромки свариваемого металла и электрод, создавая железную ванну.
По окончании охлаждения железной ванны образуется сварной шов.
Газовая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев кромок соединяемых частей производится пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки для газовой сварки.
Высокотемпературное пламя приобретают сжиганием горючих газов и паров (ацетилен, пропан, пары керосина и др.) в воздухе технического кислорода. Пламя горелки расплавляет кромки соединяемых частей и присадочный пруток 6 для получения сварного шва.
При отбортовке кромок сварку делают без присадочного прутка.
Контактная сварка — сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части. Контактная сварка возможно стыковой, точечной, рельефной и шовной.
При стыковой сварке соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов.
Соединяемые части закрепляют в зажимах сварочной автомобили. Действием электрического тока территорию стыкуемых торцов нагревают до сварочной температуры, по окончании чего (либо в один момент) прикладывают осевое упрочнение Р.
При точечной сварке соединение элементов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электродов, подводящих ток и передающих сжимающее упрочнение.
В большинстве случаев кромки листовых элементов укладывают внахлестку и зажимают коническими электродами сварочной автомобили. Через электроды и свариваемый металл пропускают электрический ток и по окончании надлежащего нагрева элементов в зоне контакта прикладывают нужное упрочнение Р.
Рис. 2. Виды контактной сварки термомеханического и механического классов: а — стыковая, б — точечная, в — шовная, г — газопрессовая, д — трением, е — холодная, ж — ультразвуковая; 1 — свариваемые части, 2 — зажимы, 3 — сварные точки, 4 —электроды, 5 — горелки, 6, 7 — свариваемые подробности, 8 — пуансоны, 9 — кондукторы, 10 — преобразователь, 11 — трансформирующая и передающая совокупность, 12 — опора
Шовная сварка — соединение элементов внахлестку вращающимися дисковыми электродами в виде постоянного либо прерывистого шва. Процесс подобен точечной сварке, но для получения непрерывного шва сварные точки должны перекрывать одна другую.
Газопрессовая сварка — сварка давлением, при которой нагрев производится пламенем газов, сжигаемых на выходе сварочной горелки. Наряду с этим методе сварки пользуются полукольцевыми многопламенными горелками, которыми нагревают торцы свариваемых частей, закрепленных в зажимах сварочной автомобили, и после достижения требуемой температуры сжимают упрочнением Р.
Сварка трением — сварка давлением, при которой нагрев осуществляется трением, вызываемым вращением одной из свариваемых частей. Свариваемые подробности закрепляют в патроне токарного станка для сообщения вращения одной из подробностей. Разогретые трением торцы подробностей сваривают, прилагая к ним осевое упрочнение Р.
Холодная сварка — сварка давлением при большой пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей. Холодную сварку используют для соединения высокопластичных металлов (медь, алюминий и др.).
На рис. 2, е приведена схема холодной сварки пластин, зажатых в кондукторе давлением пуансонов.
Ультразвуковая сварка — сварка давлением, осуществляемая при действии ультразвуковых колебаний. Для данной цели применяют преобразователи ультразвуковых колебаний в механические, каковые в зоне соединения создают нагрев металла в микроскопических количествах, Преобразователь складывается из пакета магнитострикционного преобразователя, совокупности, трансформирующей и передающей упругие колебания рабочего наконечника (электрода) и опоры. Сварка производится при относительно маленьком сдавливающем упрочнении Р.
Ультразвуковую сварку используют для сваривания металла маленькой пластмасс и толщины.
При изготовлении строительных металлических конструкций используют в основном дуговую сварку.
