Автоматическая дуговая сварка под флюсом — сварка электрической дугой, горящей между концом сварочной проволоки и свариваемым металлом под слоем флюса. Сварка под флюсом применяется в стационарных цеховых условиях для всех металлов и сплавов, включая разнородные металлы толщинами от 1,5 до 150 мм.
При автоматической дуговой сварке под флюсом электрическая дуга горит под слоем флюса между концом сварочной проволоки и свариваемым металлом. Ролики механизма автоматически вытягивают электродную проволоку в дугу. Сварочный ток, переменный или постоянный, прямой или обратной полярности подводится к электродной проволоке, а другим контактом к изделию.
Сварочная дуга горит в газовом облаке, образованном в результате плавления и испарения флюса и металла. При гашении электрической дуги расплавленный флюс, остывая, образует шлаковую корку, которая отделяется от поверхности шва. Флюс засыпается перед дугой из бункера слоем толщиной 40—80 и шириной 40—100 мм. Количество флюса, идущего в шлаковую корку, равно массе расплавленной сварочной проволоки. Нерасплавившаяся часть флюса отсасывается пневмоотсосом в бункер и используется вновь.
Потери металла на угар и разбрызгивание при горении дуги под флюсом меньше, чем при ручной дуговой и сварке в защитных газах. Расплавленные электродный и основной металлы перемешиваются в сварочной ванне. Кристаллизуясь, они образуют сварной шов.
В промышленности используется сварка проволочными электродами - сварочной проволокой. Иногда сварку проводят ленточными, толщиной до 2 мм и шириной до 40 мм, или комбинированными электродами. Дуга, перемещаясь от одного края ленты к другому, равномерно оплавляет ее торец и расплавляет основной металл. Изменяя форму ленты, можно изменить и форму поперечного сечения шва, достигая необходимого проплавления металла или получая равномерную глубину проплавления по всему сечению шва.
При сварке флюс насыпается слоем толщиной 50-60 мм; дуга утапливается в массе флюса и горит в жидкой среде расплавленного флюса, в газовом пузыре, образуемом газами и парами, непрерывно создаваемыми дугой. При среднем насыпном весе флюса около 1,5 г/см3 давление слоя флюса на жидкий металл составляет 7-9 г/см2. Этого давления достаточно для устранения механических воздействий дуги на ванну жидкого металла, приводящего к разбрызгиванию жидкого металла, нарушению формирования шва даже при очень больших токах.
Для электрической дуги, горящей без флюса нельзя проводить сварку при силе тока выше 500-600 А из-за разбрызгивания металла и нарушения формирования шва. Дуга же во флюсе позволяет увеличить токи в до 3000-4000 ампер с сохранением качества сварки и правильным формированием шва.
В качестве флюсов при сварке применяют искусственные силикаты имеющие слабо кислый характер. Основой флюса являются двойной или тройной силикат закиси марганца, окиси кальция, окиси магния, алюминия и т. д.
Недостатки: велики трудозатраты, связанные со стоимостью флюса. трудности корректировки положения дуги относительно кромок свариваемого изделия; экологическое воздействие газов на оператора; невидимость места сварки, расположенного под толстым слоем флюса; нет возможности выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования; повышенная жидкотекучесть расплавленного металла и флюса; требуется тщательная сборка кромок под сварку. При увеличенном зазоре между кромками возможно вытекание в него расплавленного металла и флюса и образование в шве дефектов. Преимущества: повышенная производительность; минимальные потери электродного металла; отсутствие брызг; максимально надёжная защита зоны сварки; минимальная чувствительность к образованию оксидов; не требуется защитных приспособлений от светового излучения, так как дуга горит под слоем флюса; низкая скорость охлаждения металла обеспечивает высокие показатели механических свойств металла шва.
27. Что такое электродуговая сварка в среде защитных газов? При сварке в среде защитных газах для защиты зоны сварочной дуги и расплавленного металла используют специальный газ, подаваемый струей в зону плавления при помощи горелки, или сварку выполняют в камерах, заполненных газом. В качестве защитных газов используются инертные газы, нe взаимодействующие с металлом про сварке (аргон, гелий, их смеси), и активные газы (СO2, N2 и дp.), взаимодействующие с металлом, a также их смеси. Защитный газ определяет физические, металлургические и технологические характеристики способа сварки. Сварка в среде защитных газов может выполняться неплавящимся (обычнo вольфрамовым), или плавящимся электродом. В первом случае используются инертные газы и иx смеси. Сварной шов образуется зa счет расплавления кромок издeлия и, если необходимо, присадочной проволоки, подаваемой в зону дуги. Во втором случае используют сварочную проволоку, непрерывно подаваемую в зону дуги, которая в процессе сварки расплавляетcя и участвует в образовaнии металла шва. Чтобы повысить устойчивость дуги, увеличить глубину проплавления или изменить форму шва или повысить производительность сварки углеродистых и легированных сталей применяются смеси инертных газов c активными газами. Сварка в среде защитных газов имеет такие основные преимущества: высокое качество сварных соединений металлов и сплавов разной толщины, малый угар легирующих элементов пpи сварке в инертных газах; возможноcть сварки в различныx пространственных положениях; возможность наблюдения зa образованием шва и легкоcть механизации и автоматизации процесса. К недостаткам способа относят: необходимость применения защитных мер прoтив световой и тепловой радиaции дуги, возможность нарушeния газовой защиты при сдувании стpуи и в некоторых случаяx трудность водяного охлаждения горелок.
28. Что такое газовая сварка? Газовая сварка - это сварка плавлением при которой применяется кислород в смеси с различными горючими газами и жидкостями (ацетилен, пропан, метан, МАФ, бензин, керосин и другие). Соответственно по применяемому горючему можно различать сварку водородно-кислородную, бензино-кислородную и т. д. В основном используется ацетилено-кислородная сварка так как другие виды горючих имеют ограниченное применение. В некоторых случаях вместо ацетилена могут использоваться его заменители: пропан-бутан, метан, пары бензина или керосина, МАФ (метилацетилен-алленовая фракция). В последнее время увеличивается объем использования в качестве горючего газа водорода, получаемого электролизом воды. Газовая сварка характеризуется плавным и медленным нагревом металла, что обусловливает основные области его применения для сварки:
· стали толщиной 0,2—5 мм (с увеличением толщины металла, в связи с медленным нагревом, снижается производительность)
· цветные металлы
· инструментальные стали, требующие постепенного мягкого нагрева и замедленного охлаждения
· чугун и некоторые специальные стали, требующие подогрева при сварке
Также применяется в ремонтных работах, твердой пайке и некоторых видах наплавочных работ.
Достоинства:
· Простой тип сварки/резки, дорогостоящий сварочный аппарат не требуется (если только не сварка полуавтоматом или электродом);
· Газ/смесь для сварки/резки можно приобрести без проблем;
· Газовая сварка не нуждается в мощном источнике энергии и защитных средах (по ситуации);
· Пламя/смесь можно контролировать – менять его мощность, виды, регулировать нагрев деталей при сварке и для резки.
Недостатки: Малая быстрота нагрева металлов горелкой (полуавтоматом выгоднее).
· Газовая сварка выдает широкую зону тепла;
· Тепло сильно рассеивается, плохо концентрируется, нежели при дуговой;
· Заметный минус кроется в цене топлива/электричества. Конечно, аппарат дуговой сварки или сварки электродом расходует электричество нещадно, но при подсчете окажется все равно дешевле того же ацетилена и кислорода;
· Плохая тепловая концентрация снижает результативность газовой сварки/резки с возрастанием толщины: при толщине 1 мм темп составит приблизительно 10 метров в час, а при 1 см толщины — всего 2 метра в час. Потому для деталей от 5 мм используется дуговой метод или сварка полуавтоматом/электродом;
· Плохо механизируется. Автоматическая происходит при сварке труб с тонкой стенкой в продольном шве при работе многопламенной горелки, и то только в некоторых операциях (производство тонкостенных полых резервуаров, газовая сварка труб небольшого диаметра, газовая сварка алюминия, газовая сварка чугуна, различных их сплавов).
29. Что такое кислородная резка? КИСЛОРОДНАЯ РЕЗКА ГАЗОМ – это один из способов термической обработки металла путем воздействия чистого потока кислорода на горячий металл. Сгорая, смесь пропана (ацетилена или других газов) с кислородом, нагревает металл до высокой температуры, при которой происходит химическая реакция между кислородом и металлом обеспечивая высокую температуру для локального плавления. Металл сгорает в струе кислорода, а образовавшиеся оксиды выдуваются из участка разреза. Данный тип резки носит название — разделительная газовая резка металлопроката. Он предназначен для раскроя листов металлопроката, разделки кромок под сварку, вырезки заготовок различной формы и других работ, связанных с разрезанием металла на части. Резка газом может применяться и для разделки канавок, удаления поверхностного слоя металла и устранения поверхностных дефектов. В этом случае газовая резка называется поверхностной. Кислородную резку производят резаком - специальной сварочной горелкой с дополнительным устройством для подвода кислорода. Важное промышленное значение имеет резка газом, дающая возможность резать металлы различной толщины не только по прямой линии, но и по любому контуру. В ряде производств кислородная резка является одним из основных элементов технологического процесса изготовления металлических изделий.
30. Что такое электрошлаковая сварка? Электрошлаковая сварка (ЭШС) — вид электрошлакового процесса, сварочная технология, использующая для нагрева зоны плавления теплом шлаковой ванны, нагреваемой электрическим током. Шлак защищает зону кристаллизации от окисления и насыщения водородом.
В холодном металле растворимость водорода на два порядка ниже, чем в жидком, а в атмосфере водорода всегда хватает. Поэтому, если металл без специальной защиты расплавить, а потом быстро охладить, то выходящий водород может спровоцировать образование трещин.
Процесс сварки является бездуговым. В отличие от дуговой сварки для расплавления основного и присадочного металлов используют теплоту, выделяющуюся при прохождении сварочного тока через расплавленный электропроводный шлак (флюс). Затем электрод погружают в шлаковую ванну, горение дуги прекращается и ток начинает проходить через расплавленный шлак. Сварку выполняют снизу вверх чаще всего при вертикальном положении свариваемых деталей с зазором между ними. Для формирования шва по обе стороны зазора устанавливают медные ползуны-кристаллизаторы, охлаждаемые водой. По мере формирования шва ползуны перемещаются в направлении сварки.
По виду электрода различают электрошлаковую сварку проволочным, пластинчатым электродом и плавящимся мундштуком; по наличию колебаний электрода — без колебаний и с колебаниями электрода; по числу электродов — одно-, двух- и многоэлектродную.
Обычно электорошлаковую сварку применяют для соединения деталей толщиной от 15 мм до 600 мм
Электрошлаковый процесс используют также для переплава стали из отходов и получения отливок.
31. Что такое контактная сварка? Контактная сварка - это процесс образования соединения в результате нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия. ПРЕИМУЩЕСТВА КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ПЕРЕД ДРУГИМИ СПОСОБАМИ: Высокая производительность (время сварки одной точки или стыка составляет 0,02... 1,0 с), Малый расход вспомогательных материалов (воды, воздуха), Высокое качество и надежность сварных соединений при небольшом числе управляемых параметров режима, что снижает требования к квалификации сварщика.
Это экологически чистый процесс, легко поддающийся механизации и автоматизации
Основные способы контактной сварки - это точечная, шовная (роликовая) и стыковая сварка.
32. Перечислите виды контактной сварки. Разновидности контактной сварки:
Точечная контактная сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются в одной или одновременно в нескольких точках. Рельефная сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются в одной или одновременно нескольких точках, имеющих специально подготовленные выступы-рельефы. Этот способ аналогичен точечной контактной сварке. Главное отличие: контакт между деталями определяется формой их поверхности в месте соединения, а не формой рабочей части электродов, как при точечной сварке. Выступы-рельефы заранее подготавливаются штамповкой или иным способом и могут присутствовать на одной или обеих свариваемых деталях. Шовная сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются швом, состоящим из ряда отдельных сварных точек (литых зон), частично перекрывающих или не перекрывающих одна другую. Стыковая сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются по всей плоскости их касания, в результате нагрева. В зависимости от марки металла, площади сечения соединяемых деталей и требований к качеству соединения стыковую сварку можно выполнять несколькими способами: сопротивлением, непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом.
33. Что такое точечная сварка? Точечная контактная сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются в одной или одновременно в нескольких точках. Прочность соединения определяется размером и структурой сварной точки, которые зависят от формы и размеров контактной поверхности электродов, силы сварочного тока, времени его протекания через заготовки, усилия сжатия и состояния поверхностей свариваемых деталей. С помощью точечной сварки можно создавать до 600 соединений за 1 минуту. Применяется для соединения тончайших деталей (до 0,02 мкм) электронных приборов, для сварки стальных конструкций из листов толщиной до 20 мм в автомобиле-, самолёто- и судостроении, в сельскохозяйственном машиностроении и других отраслях промышленности.
34. Что такое шовная сварка? Шовная сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются швом, состоящим из ряда отдельных сварных точек (литых зон), частично перекрывающих или не перекрывающих одна другую. В первом случае шов будет герметичным. Во втором случае шовная сварка выполненная отдельными точками без перекрытия практически не будет отличаться от ряда точек, полученных при точечной сварке. Процесс шовной сварки осуществляется на специальных сварочных станках с двумя (или одним) вращающимися дисковыми роликами-электродами, которые плотно сжимают, прокатывают и сваривают соединяемые детали. Толщина свариваемых листов колеблется в пределах 0,2—3 мм. Применяется при изготовлении различных емкостей, где требуются герметичные швы — бензобаки, трубы, бочки, сильфоны и др.
35. Что такое стыковая сварка? Стыковая сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются по всей плоскости их касания, в результате нагрева. В зависимости от марки металла, площади сечения соединяемых деталей и требований к качеству соединения стыковую сварку можно выполнять несколькими способами: сопротивлением, непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом.
Сварка сопротивлением используется для соединения деталей с площадью сечения до 200 мм². Применяется в основном при сварке проволоки, стержней и труб из низкоуглеродистой стали относительно малых сечений.
Сварка оплавлением используется для соединения деталей с площадью сечения до 100000 мм², таких как трубопроводы, арматура железобетонных изделий, стыковые соединения профильной стали. Применяется для соединения железнодорожных рельсов на бесстыковых путях, для производства длинноразмерных заготовок из сталей, сплавов и цветных металлов. В судостроении используется для изготовления якорных цепей, змеевиков холодильников рефрижераторных судов. Также сварка оплавлением используется в производстве режущего инструмента (например, для сварки рабочей части сверла из инструментальной стали с хвостовой частью из обычной стали).
36. Что такое сварка трением? Сварка трением — это разновидность сварки давлением (кроме того, часто встречается такая характеристика, как "сварка без расплавления"), при которой нагрев осуществляется трением, вызванным перемещением (вращением) одной из соединяемых частей свариваемого изделия. Поскольку в процессе сварки трением не происходит расплавления материала, то, технически, его нельзя назвать в полной мере "сваркой". Однако ввиду схожести этой технологии и традиционной сварки, термин прижился. Сварка трением используется для соединения различных металлов и термопластиков в авиастроении и автомобилестроении. Следует отметить, что окончательное соединение формируется на завершающей стадии процесса, когда к уже неподвижным образцам прикладывается проковочное усилие.
Процесс образования сварного соединения: 1) Разрушение и удаление оксидных плёнок под действием сил трения; 2) Разогрев кромок свариваемого металла до пластичного состояния, возникает временный контакт, происходит его разрушение и наиболее пластичные объёмы металла выдавливаются из стыка; 3) Прекращение вращения с образованием сварного соединения.
Сварка трением сопровождается процессом, при котором механическая энергия, подводимая к одной из свариваемых деталей, преобразуется в тепловую; при этом генерирование теплоты происходит непосредственно в месте будущего соединения. Теплота может выделяться при вращении одной детали относительно другой или вставки между деталями. Детали при этом прижимаются постоянным или возрастающим во времени давлением. Сварка завершается осадкой и быстрым прекращением вращения. В зоне стыка при сварке протекают следующие процессы: по мере увеличения частоты вращения свариваемых заготовок при наличии сжимающего давления происходит притирка контактных поверхностей и разрушение жировых и оксидных плёнок, присутствующих на них в исходном состоянии; граничное трение уступает место сухому, в контакт вступают отдельные микровыступы, происходит их деформация и образование ювенильных участков с ненасыщенными связями поверхностных атомов, между которыми мгновенно формируются металлические связи, которые немедленно разрушаются вследствие относительного движения поверхностей.
37. Что такое сварка взрывом? Сварка взрывом, или взрывная сварка — метод сварки на основе использования энергии взрыва; разновидность обработки металлов взрывом.
При сварке взрывом привариваемая (подвижная) деталь располагается под углом к неподвижной детали-мишени (основанию) или параллельно ей (в большинстве случаев) и приводится в движение контролируемым взрывом, в результате чего с большой скоростью соударяется с ней; соединение образуется за счет совместной пластической деформации поверхностей.
При этом из-за скоротечности процесса не успевает развиваться объемная диффузия, вследствие чего этот вид сварки применим для соединения разнородных металлов и сплавов. Перед сваркой детали должны зачищаться до металлического блеска и быть обезжирены.
Сварка взрывом применяется для соединения деталей из разнородных металлов, в частности для плакирования.
В качестве взрывных веществ используются насыпные вещества: гранулотол, гранулит, аммониты, аммонал, аммиачная селитра, гексоген.