Раздел 1 Основы сварки металлов
Тема 1.1 Классификация способов сварки
Сварка - процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве,пластическом деформированииили при совместном действии того и другого (ГОСТ 2601-84).
Классификация способов сварки по физическим признакам.
Как следует из определения, для осуществления сварки необходимо создать условия для установления межатомных связей между соединяемыми частями, что может быть реализовано тремя способами. Соответственно, существует три класса способов сварки:
- термический класс (сварка плавлением) – за счет какого-либо источника тепла кромки соединяемых частей нагреваются до плавления – образуется сварочная ванна. При удалении источника нагрева металл сварочной ванны кристаллизуется и образуется сварной шов, соединяющий свариваемые части.
- механический класс (сварка давлением) –кромки соединяемых частей сближаются на расстояние, соответствующее межатомным связям, за счет использования механической энергии и давления.
- термомеханический класс – используется как нагрев (обычно до пластического состояния), так и давление.
Чаще других используется термический класс. При этом вид сварки определяется видом источника тепловой энергии (см. рис. 1):
- при дуговой сварке – электрическая дуга;
- при электрошлаковой сварке – электрическая дуга используется лишь в начальный момент, после расплавления шлака сварка производится теплотой, выделяющейся при прохождении тока через расплавленный шлак;
- при газовой сварке –теплота сгорания газокислородной смеси;
- при электроннолучевой сварке – кинетическая энергия концентрированного потока электронов, движущегося с большой скоростью с раскаленного катода под действием высокого напряжения к аноду (изделию), при ударении о кромки изделия переходит в тепловую, расплавляющую кромки. Сварка в этом случае производится в вакууме, что снижает потери кинетической энергииэлектронов, а также обеспечивает защиту сварочной ванны;
- при плазменной сварке – высокотемпературная плазменная струя;
- при лазерной сварке – индуцированный световой луч от оптического квантового генератора (лазера);
- при термитной сварке –место сварки заливают горячими продуктами сгорания термитной смеси (чаще всего используется алюминиевый термит – смесь зерен алюминия и железной окалины); в результате реакции восстановления железа происходит разогрев до температуры до 30000С.
В механическом и термомеханическом классе (рис. 1):
- электроконтактная сварка – при пропускании электрического тока через соединяемые детали в месте контакта (из-за большого сопротивления) выделяется большое количество теплоты, достаточное для нагрева места соединения до пластического состояния или плавления; процесс сварки завершается сдавливанием деталей;
- газопрессовая сварка – нагрев кромок до пластического состояния газокислородным пламенем, сдавливание деталей;
- индукционная сварка – источником нагрева (до пластического состояния) является ток от высокочастотного генератора, затем – сдавливание (осадка);
- ультразвуковая сварка – за счет ультразвуковых волн, создаваемых вибраторами, происходит поворот зерен металла – выделяется тепло трения, происходит нагрев места контакта до пластического состояния, затем – осадка.
Классификация видов сварки по техническим признакам:
- По способу защиты: в воздухе, в вакууме, защитном газе, под флюсом, по флюсу.
Необходимость защиты расплавленного металла сварочной ванны от воздуха обусловлена тем, что в воздухе содержатся вредные примеси (кислород, азот), которые активно поглощаются расплавленным металлом и вызывают дефекты сварных швов.
По непрерывности процесса: непрерывные, прерывистые.
По степени механизации: ручные, механизированные, автоматизированные, автоматические.
По типу защитного газа: в активных газах, в инертных газах, в смеси газов.
Защитный газ выбирается в зависимости от материала сварной конструкции.
По характеру защиты металла в зоне сварки: со струйной защитой, в контролируемой атмосфере.
.
Контрольные вопросы:
1. За счет его могут устанавливаться межатомные связи между соединяемыми частями при сварке?
2. Какие источники тепла могут использоваться для сварки плавлением? Назовите соответствующие названия видов сварки.
3. Объясните принцип механического класса видов сварки. Чем отличается от него термомеханический класс?
4. С какой целью нужна защита сварочной ванны? Как может обеспечиваться эта защита?
Рисунок 1 – Классификация способов сварки
Рисунок 2 - Способы электродуговой сварки