Коэффициент расплавления. Коэффициент потерь. Коэффициент наплавки. Зависимость величины сварочного тока от диаметра электрода. Зависимость между диаметром и величиной сварочного тока. Производительность процесса дуговой сварки. Погонная энергия.
Чтобы облегчить труд сварщика и повысить производительность труда в промышленности, применяют различные высокопроизводительные способы сварки: Сварка пучком электродов. Сварка с глубоким проваром. Сварка наклонным электродом. Сварка лежачим электродом. Сварка электродами больших диаметров. Ванная сварка. Сварка трехфазной дугой. Безогарковая сварка.
Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) — это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольт-амперной характеристикой дуги. Технические характеристики сварочных трансформаторов. Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием. Трансформаторы с развитым магнитным рассеянием. Многопостовые и специальные сварочные трансформаторы. Параллельное включение однофазных сварочных трансформаторов. Осцилляторы и импульсные возбудители дуги.
Источники питания постоянного тока подразделяются на две основные группы: сварочные преобразователи вращающегося типа (сварочные генераторы) и сварочные выпрямители установки (сварочные выпрямители). Сварочные выпрямители с крутопадающими внешними характеристиками. Сварочные выпрямители с жесткими внешними характеристиками. Универсальные сварочные выпрямители. Многопостовые сварочные выпрямители. Сварочные генераторы с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой. Сварочные генераторы с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками возбуждения. Сварочные генераторы с расщепленными полюсами. Универсальные сварочные преобразователи. Многопостовые сварочные преобразователи. Балластные реостаты. Сварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания. Параллельное включение сварочных генераторов. Обслуживание сварочных преобразователей. Транзисторные источники питания.
Под сварочной дугой понимают разряд электрического тока, возникающий в газовой среде, в результате которого происходит резкое увеличение температуры, позволяющее переход металла из твердой фазы в жидкую. Умение правильно зажигать, поддерживать и перемещать сварочную дугу определяет квалификацию сварщика. От этого во многом зависит качество сварного соединения и его внешний вид. Правильность подбора дуги лучше проверять на пробной заготовке. Для этого подойдет любой кусок металла, имеющий такие же свойства, как и свариваемые детали. И только после того, как будет полная уверенность, что режимы сварки подобраны правильно, можно приступать к наложению сварочного шва.
В качестве электродного материала для сварочных работ используют несколько десятков марок и диаметров стальной проволоки, каждая из которых предназначен для определенного вида работ. Для низкоуглеродистых, легированных и высоколегированных сталей существуют свои виды проволоки, отличающиеся по химическому составу. Чтобы правильно ориентироваться в этом разнообразии, надо научиться различать маркировку проволоки.
Электроды для ручной дуговой сварки изготавливают в виде стержней, выполненных из холоднотянутой калиброванной сварочной проволоки, на которую методом опрессовки под давлением наносят слой защитного покрытия. Роль покрытия заключается в металлургической обработке сварочной ванны, защите ее от атмосферного воздействия и обеспечении более устойчивого горения дуги. Свойства электродов. Сравнительные характеристики электродов. Электроды с кислым покрытием. Электроды с основным покрытием. Электроды с рутиловым покрытием. Электроды с целлюлозным покрытием. Электроды с покрытиями смешанного типа. Электроды для сварки чугуна. Электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей. Электроды для сварки теплоустойчивых сталей. Электроды для сварки коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов. Электроды для сварки цветных металлов.
Флюсы для дуговой сварки используют для защиты от вредных воздействий атмосферных газов и металлургической обработки сварочной ванны. Их введение обеспечивает хорошее качество шва за счет поддержания устойчивого процесса сварки, формирования химического состава, механических свойств сварных соединений и легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности. Швы получаются плотными и не склонными к кристаллизационным трещинам.
Защитные газы, используемые для снижения вредного воздействия окружающей среды, могут применяться как в чистом виде, так и смесями. В своей основе это инертные газы, к которым относятся аргон и гелий. Инертные газы химически не взаимодействуют с металлом и не растворяются в нем. Их применяют преимущественно для сварки химически активных металлов (титан, алюминий, магний и т.д.). Кроме инертных газов для защиты сварочной ванны могут применять активные газы, к которым относят углекислый газ и азот.
Флюсы — силикаты в своем составе, имеют два типа окислов: основные и кислотные, поэтому носят основной или кислотный характер. Основные флюсы обычно применяются при сварке легированных сталей, когда кремневосстановительный процесс отрицательно влияет на формирование сварного шва. При сварке под флюсом имеется три фазы: шлаковая (флюсовая), газовая и металлическая. Между этими фазами в процессе горения сварочной дуги под флюсом происходят обменно-восстановительные реакции.
В жидких средах, в том числе и в воде, можно получить достаточно устойчивый дуговой разряд, который, образуя высокую температуру и имея большую удельную тепловую мощность, испаряет и разлагает окружающую жидкость. Пары и газы, образующиеся при дуговом разряде, создают вокруг сварочной дуги газовую защиту в форме газового пузыря, т. е. в сущности дуга горит не в воде, а в газовой среде. Газ состоит в основном из водорода, образующегося при термической диссоциации водяного пара, а образующийся при диссоциации кислород окисляет материал электродов.
Электрошлаковая сварка представляет собой электротермический процесс, при котором преобразование электрической энергии в тепловую происходит при прохождении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак. Сварка изделий, как правило, осуществляется в вертикальном положении с принудительным формированием шва. Для этого свариваемые детали собирают с зазором и скрепляют между собой.
Термитная сварка применяется в местах, где нет возможности выполнить электросварочные работы. К таким работам относят сваривание рельс железнодорожных линий, проводов связи, электрические кабели и т.д. Для этого промышленность выпускает термитные патроны (карандаши) и спички к ним. Принцип действия термитной сварки основан на создании температуры плавления при сгорании термитного патрона.
Ультразвуковая сварка — неразъемное соединение, полученное совместным воздействием на свариваемые детали механических колебаний высокой частоты и сдавливающих усилий. Магнитострикционный эффект передается через трансформатор упругих колебаний, наконечник, представляющих собой вместе с рабочим инструментом преобразователь, в результате чего на свариваемые детали действуют силы колебательного характера, амплитуда которых составляет 20 — 40 мкм. В результате этого между свариваемыми деталями возникают силы трения, вызванные возвратно-поступательными движениями.
Принцип лазерной сварочной установки похож на принцип действия установки для сварки электронным лучом, но в данном случае используется энергия светового потока. Световой поток создается в оптическом квантовом генераторе состоящем из лампы накачки и рабочего тела, которое излучает фотоны. Фотонный поток фокусируется оптическим устройством и направляется на деталь 4, создавая в месте контакта пятно нагрева.
Сущность импульсно-дуговой сварки состоит в том, что сварочный ток в зону дуги подается кратковременными импульсами. Этот способ сварки может применяться при использовании как плавящегося, так и неплавящегося электрода.
При этой технологии соединение происходит за счет совместной пластической деформации в результате соударения, вызванного взрывом быстродвижущихся соединяемых частей. При этом кинетическая энергия движущихся деталей выполняет работу по совместной пластической деформации контактирующих слоев.
Под сваркой давлением понимают все виды сварки (контактная, трением, холодная и т.д.), при которых происходит пластическая деформация металлов в зоне контакта, в результате чего образуется сварное соединение. Этот процесс становится возможным при условии образования между двумя деталями межатомных связей кристаллических решеток. Для образования сварного соединения поверхности деталей сближают между собой настолько, что происходит взаимодействие атомов металла, расположенных на одной поверхности с атомами металла другой поверхности. После чего происходит объединение электронных оболочек, формируя металлургические связи. Граница соединения перестает быть барьером и происходит взаимная диффузия атомов, сопровождающаяся структурными изменениями в зоне контакта и деформацией с выделением большого количества тепла. Добиваются этого различными методами.
Сварка трением предусматривает взаимное перемещение свариваемых поверхностей относительно друг друга при одновременном сдавливании их. В результате этого свариваемые поверхности нагреваются силами трения, а имеющиеся на поверхности пленки оксидов, разрушаются и выдавливаются из зоны контакта в радиальном направлении. В результате возникшей пластической деформации очищенные от оксидов поверхности деталей сближаются до возникновения межатомных связей и металлургических реакций, сопровождающихся взаимной диффузией атомов.
Многие полимерные материалы, как и металлы, можно сваривать при помощи газовой сварки. Методика сварочных работ несколько отличается от сварки металлов, так как в данном случае отсутствует сварочная ванна. То есть пластмасса разогревается не до жидкого состояния, а до вязко-текучего состояния кромок и присадочного материала, при котором происходит их слипание, образуя сварочный шов. Характерно особенностью сварки пластмасс является тот факт, что их не обрабатывают открытым пламенем, как металлы.
Плазменная сварка выполняется сварочной дугой, которую сжимают в специальных горелках, называемых плазмотронами. Сжатой называют электрическую дугу, столб которой сжат потоком плазмообразующего газа в канале плазменной горелки. В результате сжатия электрической дуги происходит преобразование электрической энергии источника питания в кинетическую и потенциальную энергию газа.
Качество сварочных работ во многом зависит от квалификации сварщика, его умения поддерживать необходимые режимы дуги и сварочной ванны. Кроме того, сварочные работы обладают высокой трудоемкостью, особенно в сложных пространственных положениях шва. Для облегчения труда, повышения его производительности и качества работ применяется большое количество приспособлений и устройств, позволяющих свести до минимума возможность ошибок и физические нагрузки на работающего.
Порошковая проволока изготавливается методом профилирования или волочения из стальной ленты холодного проката. При сворачивании стальная лента заполняется смесью порошкообразных материалов, которые являются раскисляющими, шлакообразующими, газообразующими, легирующими и стабилизирующими составляющими при горении сварочной дуги.
При автоматической сварке плавящимся электродом механизируются операции по возбуждению дуги и перемещению ее по линии наложения шва с одновременным поддержанием заданных параметров сварки. Сварочные автоматы представляют собой устройства, предназначенные для автоматической сварки. Конструктивно они могут выполняться на самоходных тележках и в подвесном варианте.
Полуавтоматическая сварка отличается от ручной дуговой сварки тем, что механизируется подача электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки выполняются сварщиком вручную. Для этого современная промышленность выпускает целую серию сварочных полуавтоматов, при помощи которых выполняют дуговую сварку в среде защитных газов. Их разрабатывают с использованием унифицированных узлов, что позволяет с наименьшими затратами выполнить наладку на сварку требуемых изделий.
Сущность процесса сварки в углекислом газе заключается в следующем. Поступающий в зону сварки углекислый газ защищает ее от вредного влияния атмосферы воздуха. Причем при высокой температуре сварочной дуги углекислый газ частично диссоциируется на окись углерода и кислород 2С02↔2СО + O2. В результате в зоне дуги образуется смесь из трех различных газов: углекислого газа, окиси углерода и кислорода.
Дуговая сварка в защитных газах имеет высокую производительность, легко поддается автоматизации и позволяет выполнять соединение металлов без применения электродных покрытий и флюсов. Этот способ сварки нашел широкое применение при изготовлении конструкций из сталей, цветных металлов и их сплавов. Дуговая сварка в защитных газах может быть выполнена плавящимся и неплавящимся (вольфрамовым) электродами.
Схема горения дуги в инертных газах. Упрощённая схема ручной аргонодуговой сварки постоянным током. Упрощённая схема ручной аргонодуговой сварки переменным током. Схема поста механизированной сварки плавящимся электродом. Схема расположения присадочной проволоки и горелки по отношению к свариваемому изделию. Состав аргона различных сортов.
Газопламенной сваркой металлов называют процесс, при котором плавление основного и присадочного материалов происходит в пламени открытой горелки. Поддержание пламени горелки осуществляют подачей одного или нескольких горючих газов или жидкостей в смеси с кислородом. И хотя газопламенная сварка не позволяет достичь той же скорости и простоты, как дуговая сварка, многие отдают ей предпочтение из-за больше мобильности и универсальности. При газовой сварке происходит сплавление двух заготовок с образованием сварного шва, который после остывания имеет такую же прочность, как исходный металл. Металл, соприкасаясь с пламенем и окружающими воздухом, подвергается структурным изменениям, характер которых зависит от свойств самого металла и режимов газопламенной обработки. При газопламенной обработке происходит изменение структуры металла, содержания в нем примесей и легирующих добавок, обогащение кислородом и другими газами, что, в свою очередь, может вызывать окислительные процессы.
Сварочное пламя образуется в результате сгорания горючих газов или паров горючих жидкостей в смеси с техническим кислородом. При этом пламя имеет сложную структуру и строение. Качество газовой сварки во многом зависит от правильности регулировки пламени, которое сварщик выставляет «на глаз» по форме и цвету. Поэтому очень важно знать строение и структуру пламени газовой горелки, чтобы учитывать это в повседневной работе. Форму, цвет и структуру пламени горелки меняют соотношением ацетилена и кислорода, подаваемых в зону горения.
