Сущность процесса сварки | Сварка металлов
Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании (ГОСТ 2601—84).
Определение сварки относится к металлам, неметаллическим материалам (пластмассы, стекло и т. д.) и к их сочетаниям.
Рисунок — Процесс сварки
Энергия активации
Для образования неразъемного соединения одного соприкосновения частей с зачищенными поверхностями недостаточно. Межатомные связи могут установиться между частями (деталями) только тогда, когда соединяемые атомы получат энергию извне.
В результате затраченной энергии атомы получат соответствующее смещение (движение), позволяющее им занять в общей атомной решетке устойчивое положение, т. е. достигнуть равновесия между силами притяжения и отталкивания. Энергию извне называют энергией активации.
Ее при сварке вводят путем нагрева (термическая активация) или пластического деформирования (механическая активация).
Соприкосновение свариваемых частей и применение при сварке энергии активации являются необходимыми условиями для образования неразъемных сварных соединений из однородных частей. Эти условия совмещаются при выполнении процесса сварки.
По признаку применяемого вида активации в момент образования межатомных связей в неразъемном соединении различают два вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением.
Рис. 1. Соединение деталей сваркой плавлением:
1 — перед сваркой, б — после сварки; 1, 3 — свариваемые детали, 2 — оплавляемые кромки, 4 — сварной шов
Сущность сварки плавлением
Сущность сварки плавлением (рис.
1) состоит в том, что образующийся от нагрева посторонним источником жидкий металл одной оплавленной кромки самопроизвольно соединяется (в какой-то мере перемешивается) с жидким металлом второй оплавленной кромки, создается общий объем жидкого металла, который называется сварочной ванной. После охлаждения металла сварочной ванны получается металл шва. Металл шва может образоваться только за счет переплавления металла по кромкам или дополнительного присадочного металла, введенного в сварочную ванну.
Источниками местного нагрева при сварке плавлением могут быть электрическая дуга, Тазовое пламя, химическая реакция с выделением теплоты, расплавленный шлак, энергия электронного излучения, плазма, энергия лазерного излучения.
Образование межатомных связей в кромках соединяемых деталей при сварке плавлением достигается благодаря тому, что металл по кромкам (каждый в отдельности) первоначально расплавляется, а потом вновь оплавленные кромки смачиваются и заполняются расплавленным металлом из сварочной ванны.
Зона сплавления
Зона вблизи границы оплавленной кромки свариваемой детали и шва называется зоной сплавления. В ней содержатся прежде всего образовавшиеся межатомные связи. В поперечном сечении сварного соединения она измеряется микрометрами, но роль ее в прочности металла очень велика.
Рис. 2. Соединение деталей сваркой давлением без внешнего нагрева:
а — детали перед сваркой, б — после сварки (макроструктура соединения алюминия), в — оптимальная зависимость между температурой нагрева и давлением для железа
Сущность сварки давлением
Сущность сварки давлением (рис. 2) состоит в пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей. Пластическое деформирование по кромкам свариваемых частей достигается статической или ударной нагрузкой.
Для ускорения получения пластически деформированного состояния металла по кромкам свариваемых частей обычно сварку давлением выполняют с местным нагревом. Благодаря пластической деформации металл по кромкам подвергается трению между собой, что ускоряет процесс установления межатомных связей между соединяемыми частями.
Зона, где образовались межатомные связи соединяемых частей при сварке давлением, называется зоной соединения.
Источником теплоты при сварке давлением с нагревом служат: печь, электрический ток, химическая реакция, индукционный ток, вращающаяся электрическая дуга и др.
Характер процесса сварки давлением с нагревом может быть и другим. Например, при стыковой контактной сварке оплавлением свариваемые кромки первоначально оплавляются, а затем пластически деформируются. При этом часть пластически деформированного металла совместно с некоторыми загрязнениями выдавливаются наружу, образуя грат.
Распределение деформаций по сечению сварного соединения в зоне сварки является неравномерным (рис. 2, б), в результате чего происходит скольжение у частиц металла в зоне соединения. Все это приводит к получению повышенных механических свойств сварных соединений. Оптимальная зависимость между температурой нагрева и давлением для железа дана на рис. 2, в.
Источник: http://www.svarkametallov.ru/content/sushchnost-processa-svarki
ПОИСК
Некоторые специальные виды сварки давлением [c.114]
Глава 5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ [c.230]
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ [c.421]
Сварка трением-один из видов сварки давлением. Местный нагрев кромок металла свариваемых деталей осуществляется теплом, возникающим от трения при перемещении соединяемых деталей относительно друг друга, которые сжаты осевой силой.
Помимо нагрева металла силы трения разрушают поверхностные пленки окислов. Сварку выполняют на специальных машинах. Одна из свариваемых деталей подвижна, вторая, прижатая к первой, врап.ается. Когда нагрев в стыке до- [c.
13]
Холодная сварка — один из видов сварки давлением. Она осуществляется без нагрева металла внепшими источниками тепла, но с образованием пластической деформации в месте сварки. Этой сварке подвергаются в основном пластичные материалы (алюминий, медь, свинец и др.). Холодная сварка применяется для соединения проводов и шин из алюминия и меди специальными клещами. [c.199]
В Волгоградском государственном техническом университете была создана комплексная технология, которая решает проблему получения данных КМ, обладающих повышенными, а в ряде случаев уникальными физико-механическими и технологическими свойствами за счет реализации высокой прочности и оптимальной структуры соединения. Комплексная технология получения данных материалов базируется на применении сварки взрывом в сочетании с обработкой давлением и специальными видами термообработки [13]. В частности, комплексная технология обеспечивает [c.211]
Газовую сварку чугуна применяют при заварке раковин, трещин в отливках ответственного назначения и при ремонтных работах. Газовой сваркой выполняют такие же виды сварных соединений, как и электродуговой сваркой.
Газовая сварка давлением (газопрессовая сварка) является такой разновидностью газовой сварки, при которой для местного нагрева соединяемых в пластическом состоянии двух металлических частей используется тепло горючих газов в смеси с кислородом, а соединение свариваемых деталей происходит с помощью сдавливающего механического усилия, производимого специальной сварочной машиной. Широко применяется при соединении, например, магистральных газонефтепроводов и деталей общего машиностроения. [c.163]
Наряду с газами при газопламенной обработке применяют бензин и керосин — летучие и огнеопасные жидкости в виде паров, которые получают в специальной аппаратуре, обеспечивающей давление 29,4 МПа.
Пары бензина и керосина используют при сварке легкоплавких металлов, пайке и кислородной резке. Они ядовиты и при длительном вдыхании могут вызвать сильную головную боль и головокружение. [c.
75]
Газовая сварка давлением является разновидностью газовой сварки, при которой для местного нагрева соединяемых в пластическом состоянии двух металлических частей используется теплота горючих газов в смеси с кислородом, а соединение свариваемых деталей происходит с помощью сдавливающего механического усилия, производимого специальной сварочной машиной. Этот вид сварки широко применяется при соединении магистральных газопроводов, нефтепроводов, деталей общего машиностроения и др. Газовой сваркой выполняют такие же сварные соединения, как дуговой сваркой. [c.314]
При сварке углекислый газ используется из баллонов, которые заправляются на специальных станциях. В баллонах двуокись углерода находится в жидком виде под давлением до 7 МПа.
Баллоны окрашивают в черный цвет с желтой надписью —углекислота.
Из-за небрежности заполнения отбираемый из баллона углекислый газ может содержать повышенное количество влаги и азота, вызывающих образование пор в сварном шве. [c.60]
Прессование в пресс-формах и между обогреваемыми плитами. Этот вид прессования композиционных материалов может осуществляться на обычных гидравлических прессах различной мощности, применяемых для обработки металлов давлением, в порошковой металлургии, в производстве пластмасс.
Необходимым условием, обеспечивающим пригодность пресса для процесса диффузионной сварки, является возможность поддерживания заданного давления на нем в течение длительного времени.
Прессование изделий из композиционных материалов на таких прессах производится в специальных пресс-формах, нагреваемых тем или иным способом до нужной температуры. Диффузионная сварка может осуществляться на воздухе, в вакууме и в защитной атмосфере.
В зависимости от этого пресс, на котором ее проводят, может быть оснащен камерой для создания вакуума или необходимой атмосферы. [c.127]
В большинстве конструкций цилиндров современных паровых турбин область наиболее высокого давления и температуры стараются локализовать в клапанных и сопловых коробках, выполняемых в виде отдельных отливок из специальных сталей, которые соединяются с цилиндром с помощью сварки [86]. Пример такой конструкции показан на фиг.
54, на которой изображен паровпуск мощных турбин на параметры пара 130 ата, 535 Ленинградского металлического завода. Как видно из этого рисунка, сопловые коробки (их четыре — две в верхней половине цилиндра и две с боков — в нижней) приварены круговым швом к цилиндру, а клапанные коробки стыковым швом приварены к патрубкам сопловых коробок.
В сопловые коробки вставлены сопла первой ступени (глава I), в которых пар расширяется до давления 70 ата и температуры 46 °, вследствие чего стенки цилиндра подвержены действию существенно более низких температуры и давления пара, чем в случае, если бы сопла были вставлены в камеру, отлитую вместе с цилиндром.
Важной особенностью вваренных сопловых коробок, показанных на фиг. 54, [c.101]
Гидравлическое испытание и внутренний осмотр сосудов, отправляемых с заводов-изготовителей в собранном виде (не требующих на месте установки сварки или пайки элементов, работающих под давлением), должно производиться на заводах-изготовителях специально выделенными работниками ОГК заводов. [c.224]
В дальнейшем экспериментальная техника была усовершенствована Бриджменом, который довел гидростатическое давление с 62 до 120 МПа, а затем до 300 МПа. Это стало возможным в результате разработки оптимального метода уплотнения. Свои опыты Бриджмен начал в 1905 г.
Выполнение исследований по специальной программе позволило ему установить эмпирические зависимости объема и температуры жидкости от давления, изучить влияние гидростатического давления на электрические и термоэлектрические свойства, теплопроводность, сжимаемость, а также исследовать процессы сварки и полиморфные превращения в твердых телах под давлением.
Была установлена абсолютная сжимаемость многих изученных твердых тел, которая была представлена в функции давления в виде [c.132]
Более экономично использование приварных фитингов, так как при равной с резьбовыми прочности соединений сварные соединения требуют применения труб меньшей толщины. Сварка фитингов с трубопроводами враструб, встык и другие специальные виды сварки делает возможным работу таких трубопроводов в условиях высоких давлений ру= 100- 160 кгс/см [52]. [c.11]
Сварка трением — один из видов сварки давлением. Местный нагред кромок металла свариваемых деталей осуществляется теплом, возникающим от трения при перемещении друг относительно друга соединяемых деталей, которые сжаты осевой силой.
Помимо нагрева металла силы трения разрушают поверхностные пленки окислов. Сварка выполняется на специальных машинах. Одна из свариваемых деталей неподвижна, вторая, прижатая к первой, — вращается.
Когда температура в стыке достигнет температуры сварки, трение резко прекращается, а осевое усилие возрастает [c.198]
ДИФФУЗИОННАЯ СВАРКА, диффузионная сварка в вакууме, диффузионно-вакуумная сварка — сварка давлением, при которой соединяемые части подвергают общему электронагреву в вакууме до температуры (0,7—0,8) длительной выдержке при этой температуре и последующему сжатию.
Вакуум создается в специальных вакуумных камерах сварочных установок. Такие условия нагрева способствуют интенсивному протеканию процессов диффузии в металле и позволяют получать соединения при небольшой пластической деформации.
Нагрев осуществляется преимущественно индуктированными токами, могут использоваться и другие источники нагрева обычные сопротивления, электрический ток, пропускаемый по самим деталям, электронный луч, поле тлеющего разряда и др. Осадка деталей осуществляется с помощью пневматических систем. Д. с.
применяется для соединения тугоплавких металлов н сплавов па их основе, а также металлов с металлокерамикой и графитом. Особым видом Д. с. является диффузионная сварка в контролируемой атмосфере, при которой в качестве защитных газов используются водород, аргон, гелий. См. Автоеакуумная сварка.
На рисунке дана схема диффузионной сварки 1 — нагреватель 2 — заготовки — усилие сжатия. [c.41]
ТЕРМИТНАЯ СВАРКА — общее название разновидностей сварки, при которых нагрев металла производится продуктами реакции горения термита (см. Термитная сварка плавлением. Термитная сеарка давлением, Комбинированная термитная сварка рельсов). При Т. с.
применяются специальные тигли для сжигания термита, в которых продукты реакции горения термита подводят к месту сварки, подогреватели в виде специальных бензиновых и керосиновых горелок (подогреватели для термитной сварки).
Для осуществления осадки при термитной сварке давлением используют стяжные прессы. [c.159]
ТОЧЕЧНАЯ СВАРКА, контакт ная точечная сварка — сеарка давлением, осуществляемая с высококонцентрированным местным нагревом металла электрическим током, проходящим через контакт деталей, наложенных обычно внахлестку, в отдельных местах, под электродами и с приложением усилия сжатия для получения сварных точек. При этом внутренняя часть образующего точку объема металла нагревается до расплавления, а внешняя — до пластического состояния. Усилие осадки прикладывается через электроды. Этот вид сварки выполняется па специальных машинах (см. Точечная машина). По количеству сварных точек, выполняемых за один рабочий цикл сварочной машины, различают одноточечную, двухточечную и многоточечную сварку. По способу подвода тока — одностороннюю и двустороннюю точечную сварку. По количеству импульсов сварочного тока, необходимых для выполнения сварных точек,— [c.163]
Импульсно-магнитная сварка. Этот вид сварки прогрессирует с 1955 г. Сварочный процесс протекает в короткое время— 0,01 с. Зона термического влияния в стыковом соединении достш-аег 0,01 мм. Сварка выполняется давлением на специальных мащинах.
После начала сварки давление верхнего электрода усиливается импульсным магнитным полем. Благодаря этому подача верхнего электрода в период осадки свариваемых металлов ускоряется настолько, что приобретает ударный характер.
Прочность сварных соединений при любом виде нагрузки равна прочности основного металла. [c.199]
Прикрепление накладок к основанию контактов.
Серебряные и металлокерамические накладки припаивают к основанию контакта серебряным припоем на специальном аппарате точечной сварки, имеющем один медный и другой угольный электрод (марки ЭГ-2), Серебрянофосфоритный припой в виде фольги толщиной 0,1—0,15 мм укладывают между основанием и накладкой, сжимают электродами аппарата и одновременно включают ток. После расплавления припоя отключают ток и снимают давление. [c.872]
Источник: https://mash-xxl.info/info/653970/
Классификация процессов сварки
Согласно схеме термодинамических превращений (рис. 1), целесообразно выделить при классификации процессов сварки три основных физических признака:
- форму вводимой энергии,
- наличие давления и вид инструмента — носителя энергии.
Остальные признаки условно отнесены к техническим и технологическим (табл. 1.).
Такая классификация использована в ГОСТ 19521—74. По виду вводимой в изделие энергии все основные сварочные процессы, включая сварку, пайку и резку, разделены (табл.
2) на термические (Т), термомеханические (ТМ), термопрессовые (ТП), механические (М), прессово-механические (ПМ), Признак классификации по наличию давления применим только к сварке и пайке.
Рис. 1 — Схема модель, поясняющая термодинамическое определение и классификацию процессов сварки: Г. ТМ. ЛМ — термические. термомеханические и прессово-механические процессе
| Наличие давления при сварке | Класс |
| Форма энергии, вводимой при сварке | Подкласс |
| Вид нагрева или механического воздействия(вид инструмента) | Метод |
| Устанавливаются для каждого метода отдельно | Группа Подгруппа ВидРазновидность |
| Устанавливаются для каждого метода отдельно | СпособПрием |
| Удельная энергия ε, Дж/мм2. Необходимая для соединения, или удельные затраты на сварку, руб./мм2 | Устанавливается порядок в расположении методов сварки от механических к термическим по увеличению ε, Дж./мм2 |
| Газовая | Контактная | Холодная |
| Термитная | Газопрессовая | Трением |
| Дуговая | Индукционная с давлением | Ультразвуковая |
| Электрошлаковая | Дугопрессовая (дугоконтактная) | Взрывом |
| Индукционная | Печная с давлением | Вакуумным схватыванием ПМ-прессово-механическая |
| Электронно-лучевая | Термитная с давлением | |
| Фотоннолучевая (лазерная) | Термокомпрессорная | |
| Плазменно-лучевая (микроплазменная) | Диффузионная ТП-термопрессовые |
| Дугой прямого действия | Дугой косвенного действия | |
| Плавящимся электродом | Не плавящимся электродом | Не плавящимся электродом |
| В инертных газах В активных газахВ смеси газов | ||
| В вакуумеПод флюсом | — | — |
| Скомбинированной защитой. Покрытым электродом | — | — |
| В аргоне. В углекислом газе. Голой легированной проволокой. Порошковой проволокой | В аргоне вольфрамовым электродом. В камере с контролируемой атмосферой. В СО2 угольным электродом | Плазменной струей. Атомноводородная. Угольными электродами |
Форма энергии, применяемой в источнике энергии для сварки (электрическая, химическая и др.), как классификационный признак не используется, так как он характеризует главным образом не процесс, а оборудование для сварки.
Т-процессы осуществляются без давления (сварка плавлением), остальные — обычно только с давлением (сварка давлением). Указанные в (табл. 1) термины (класс, метод, вид) условные, но, войдя в классификацию, они позволяют в дальнейшем вести четкую систему типизации процессов сварки. Термин «процесс» использован как независимый от классификационных групп.
Все известные в настоящее время процессы сварки металлов осуществляются за счет введения только двух видов энергии — термической и механической или при их сочетании.
Поэтому в четвертый подкласс особых процессов пока могут быть включены только нейтронная сварка пластмасс и (условно) склеивание, которое происходит без существенного введения энергии извне. В (табл.
2) эти процессы не указаны, так же как сварка восстановления из солей металлов, электролитическая сварка, сварка напылением и др.— весьма редко используемые процессы. В (табл. 3) для примера даны виды дуговой сварки.
Под сварочными процессами в настоящее время понимают достаточно широкую группу технологических процессов соединения, разъединения (резки) и локальной обработки материалов, как правило, с использованием местного нагрева изделий.
Дуга, луч, газовое пламя — внешние носители энергии, от которых энергия передается в изделие тем или иным способом.
При термитной сварке разогрев происходит за счет внутреннего источника в результате преобразования в теплоту химической энергии, выделяемой при реакции горения термита.
Для всех термических процессов сварки плавлением (независимо от вида носителя энергии — инструмента) в стык энергия вводится всегда путем расплавления металла.
В термомеханических и механических процессах преобладают внутренние носители энергии, в которых ее преобразование в теплоту происходит главным образом вблизи контакта соединяемых изделий — стыка.
Источник: https://metiz-bearing.ru/svarka/classifikatciia_protcessov_svarki.html
Сварка металла давлением
Основными видами сварки металла давлением являются: газопрессовая сварка, сварка трением, холодная сварка, ультразвуковая сварка, контактная сварка, диффузионная сварка в вакууме, сварка токами высокой частоты, электронно-лучевая сварка.
Газопрессовая сварка металла
При газопрессовой сварке кромки свариваемых деталей нагреваются газовым ацетилено-кислородным пламенем посредством многопламенных горелок (фиг. 9, а и б) до оплавления или же до пластического состояния (температуры нагрева 1200— 1250° С), а затем свариваются под действием сдавливающих усилий Р.
Схема газопрессовой сварки Получение доброкачественных сварных соединений зависит от состава и свойства свариваемого металла, температуры нагрева, величины давления и качества подготовки под сварку.
При правильном выполнении технологического процесса обеспечивается высокое качество сварных соединений.
Применяется при массовом выполнении однотипных сварных соединений, в частности: стыковых соединений различных трубопроводов, железнодорожных рельсов, стержней арматуры для железобетонных конструкций и т. п.
Для газопрессовой сварки металла используются специальные станки с комплектом многопламенных горелок.
Сварка металла трениемЭто процесс, в котором нагрев свариваемых элементов, соединяемых встык, осуществляется трением прилегающих друг к другу поверхностей. Данный способ открыт в 1956 г. рабочим токарем-новатором А. И.
Чудиковым и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами сварки металла встык, а именно:1) расход энергии примерно в 8—10 раз (а при сварке алюминия — в 30 раз) меньше, чем при контактной сварке;2) возможность получения хороших сварных соединений из разнородных металлов и сплавов;3) простота процесса и возможность его автоматизации.
Примерная схема процесса показана на фиг. 10.
Схема процесса сварки трением
Холодная сварка металла
Основана на совместном пластическом деформировании свариваемых металлов и осуществляется давлением без нагрева. Для создания давления используются различные устройства механических и гидравлических прессов.
Этим способом свариваются многие металлы, обладающие пластическими свойствами: медь, алюминий и некоторые их сплавы, никель, цинк, серебро, титан и др. Можно сваривать разнородные металлы: медь с алюминием, медь с цинком, медь с железом и др.
Сварка металлов осуществляется встык и в нахлестку с односторонним и двусторонним вдавливанием. Схема холодной сварки металла представлена на фиг. 11, а, б, в.
Схема процесса холодной сварки: односторонняя внахлестку, двусторонняя внахлестку, встык
Ультразвуковая сварка металла
Основана на превращении электрических колебаний при помощи специального преобразователя 2 (фиг. 12) в продольные механические колебания, сообщаемые волноводу 3. Продольные колебания выступа 4 волновода, выполняющего функцию одного из электродов, вызывают силы трения в свариваемых деталях 5.
Схема процесса ультразвуковой сварки: от высокочастотного генератора, преобразователь электрических колебаний в механические, волновод, свариваемые детали, сдавливающие усилия
В результате развиваются пластические деформации, приводящие к образованию общих кристаллов в пограничной зоне соединяемых деталей. Металл при сварке не расплавляется, но незначительно нагревается.Способ применяется для соединения внахлестку точками или швом металлических деталей малого сечения, а также пластмасс.
Контактная сварка металла
Существует несколько способов контактной сварки металла, из которых основными являются стыковая, точечная и шовная.
При стыковой сварке ток, протекающий во вторичной обмотке сварочного трансформатора, проходит и через изделия, включенные во вторичную обмотку (фиг. 13), в результате чего в месте стыка детали разогреваются до пластического состояния, частичного расплавления или оплавления поверхностей и свариваются при обязательном условии действия сдавливающих усилий Р.
Схема контактной сварки встык
Сварка металла встык может производиться методами сопротивления и оплавления. Наибольшее распространение получила сварка методом оплавления.
Стыковая сварка металла применяется для соединений стержней различного профиля и сечения, труб, полос, листов и т. п.
При точечной сварке металла элементы, подлежащие соединению устанавливаются внахлестку и зажимаются между электродами, являющимися частью витка вторичной обмотки сварочного трансформатора (фиг. 14). При прохождении электрического тока по вторичной обмотке, металл между листами под электродами разогревается и при сдавливании усилиями Р сваривается.
Схема точечной контактной сварки
При шовной сварке металла элементы устанавливаются внахлестку между токоподводящими роликами (фиг. 15) и, как при точечной сварке, соединяются отдельными точками, перекрывающими друг друга не менее чем на 1/5.
Схема шовной контактной сварки
Таким образом, шовная сварка металла может рассматриваться как разновидность точечной сварки с очень близким расположением сварных точек.
Шовная сварка металла применяется для плотных соединений (непроницаемых для жидкостей и газов) при толщине материала до 2,5 + 2,5 мм.
Во всех рассмотренных случаях контактная сварка металла осуществляется за счет переменного тока с применением понижающих трансформаторов.
Кроме основных находят применение и другие способы, являющиеся разновидностью контактной сварки, в частности продольностыковая сварка по методу Игнатьева, рельефная, шовно-стыковая, импульсная (запасенной энергией) и др.
Контактная сварка металла является наиболее высокопроизводительным процессом, при котором время выполнения сварного соединения измеряется секундами и долями секунды.
При помощи контактной сварки металла изготовляются мелкие изделия весом в несколько граммов (сверла, иглы трикотажных машин и др.) и крупные весом в несколько тонн (железнодорожные вагоны и др.).Контактная сварка металла успешно применяется там, где имеется массовость однотипных сварочных операций.
При этом возможно автоматизировать сварочные процессы и обеспечить равнопрочность сварного соединения с основным металлом.Основными факторами, определяющими качество контактной сварки металлов, являются: плотность тока, время сварки, величина удельного давления и качество подготовки изделий под сварку.
Диффузионная сварка металла в вакууме
Относится к видам сварки под давлением и основана на взаимной диффузии соприкасающихся поверхностей металлов свариваемых элементов.
Для диффузионной сварки требуется специальная установка, представляющая собой камеру, откуда воздух откачивается до вакуума 10-3 — 10-5 мм рт. ст. Таким образом, сварка металла осуществляется в безокислительной среде. Свариваемое изделие нагревается токами высокой частоты посредством индуктора. Поверхности под сварку должны быть тщательно подготовлены и очищены от всякого рода загрязнений.
После нагрева контактирующих поверхностей к изделию прикладывается сжимающее усилие, величина которого зависит от температуры нагрева и рода свариваемых металлов и может изменяться от 0,3 до 10 кГ/мм2.
Для получения высококачественного сварного соединения необходимо обеспечить равномерный нагрев деталей по всему сечению. Температура нагрева контролируется термопарами.
Диффузионная сварка может быть применена для соединения однородных и разнородных цветных и черных металлов и сплавов, а также металло-керамических изделий с металлом.
Преимуществами способа являются: отсутствие необходимости в сварочных материалах, отсутствие заметных изменений физико-механических свойств свариваемых металлов и возможность обеспечения равнопрочности сварного соединения. Основным недостатком способа по сравнению с другими является значительная трудоемкость процесса.
Сварка токами высокой частоты (т. в. ч.)
применяется в основном при изготовлении труб и является высокопроизводительным процессом. Так, например, стыковой шов стальной трубы длиной 12 м заваривается в течение 25—30 сек, тогда как при других способах соединения требуется гораздо большее время.
Электронно-лучевая сварка в вакууме
и ее развитие определяется растущим применением в промышленности в качестве конструкционных материалов химически высокоактивных тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама, тантала, ниобия, ванадия, циркония и др.
) и их сплавов. Для сварки таких металлов необходимы источники тепла высокой концентрации и хорошая защита от азота, кислорода и водорода, отрицательно влияющих на понижение пластических свойств сварных соединений.
Электронно-лучевая сварка металла производится в специальных камерах с разрежением до 10-4—10-5 мм рт. ст.
Электронный луч является высококонцентрированным источником тепла, а так как сварка происходит в вакууме при отсутствии потерь в окружающую среду, эффективный к. п. д.
достигает 90%, и производительность — в 1,5—2 раза выше, чем при аргоно-дуговой сварке. Этот способ применяется для сварки изделий небольшого размера и обеспечивает высокое качество сварных соединений.
Источник: http://pg-souz27.ru/index.php/uslugi/stroitelstvo/vidy-svarki-i-rezki-metallov/91-svarka-metalla-davleniem
Классификация сварки
Сварка плавлением — (термический класс сварки) сварка, осуществляемая местным сплавлением соединяемых частей без приложения давления. Классификация сварки плавлением приведена на рис.1.
| Рис.1. Классификация сварки плавлением |
Дуговая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев осуществляется электрической дугой. Имеет большое количество разновидностей.
Электрошлаковая сварка — сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Классифицируется по виду и количеству электродов и по колебаниям электрода.
Электронно-лучевая сварка — сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия ускоренных электронов (электронного луча). Классифицируется по наличию и направлению колебаний луча.
Плазменная сварка — сварка плавлением, при которой нагрев проводится сжатой дугой.
Световая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев проводится мощным световые лучом. Классифицируется по виду источника света (солнечная, лазерная, искусственными источниками света).
Газовая сварка — сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки. Классифицируется по виду горючего газа.
Термитная сварка плавлением — сварка плавлением, при которой нагрев металла осуществляется жидким термитным металлом, расплавляющим металл соединяемых деталей в месте образуемого сварного стыка по всему сечению и служащим одновременно и присадочным металлом.
Литейная сварка — сварка плавлением, при которой подготовленное место заливается жидким перегретым металлом, заготовленным в отдельном от изделия контейнере.
Сварка комбинированная
Сварка комбинированная — (термомеханический класс сварки) сварка, осуществляемая с использованием тепловой энергии и давления. Классификация комбинированной сварки приведена на рис.2.
| Рис.2. Классификация комбинированной сварки |
Контактная сварка — сварка с применением давления, при которой используется тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока. Классифицируется по ряду признаков.
Диффузионная сварка — сварка давлением, осуществляемая за счет взаимной диффузии атомов в тонких поверхностных слоях контактирующих частей, достигаемой нагревом (ниже температуры плавления) и длительной выдержки, при этой температуре, с последующим сжатием. Основная классификация по виду источника нагрева.
Прессовая сварка — сварка давлением с равномерным нагревом металла (ниже температуры плавления) и последующим сжатием штампами.
Печная сварка — сварка давлением, при которой нагрев проводится в печах или горцах. Подразделяется на кузнечную сварку, сварку прокаткой и сварку выдавливанием.
Сварка ТВЧ (высокочастотная сварка) — сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляется токами высокой частоты. Нагрев может быть индукционный и конденсаторный.
Термитная сварка давлением — сварка давлением, производимая с нагревом металла в месте образуемого сварного стыка до температуры, близкой к температуре плавления, продуктами реакций горения термита и последующей осадкой на прессе.
Сварка давлением
Сварка давлением — (механический класс сварки) сварка, осуществляемая с использованием механической энергии и давления. Классификация сварки давлением приведена на рис.3.
| Рис.3. Классификация сварки давлением |
Холодная сварка — сварка давлением при значительной пластической деформации (свободной или стесненной) без нагрева свариваемых частей внешними источниками тепла. Классифицируется по форме сварного соединения и по характеру деформации.
Сварка взрывом — сварка с применением давления, при которой соединение осуществляется в результате вызванного взрывом соударения свариваемых частей. Сварка взрывом близка к холодной сварке, но отличается тем, что в зоне соединения металл нерегулируемо нагревается в результате быстрой пластической деформации.
Ультразвуковая сварка — сварка давлением, аналогичная сварке трением, но осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. Классифицируется по форме сварного соединения.
Магнитно-импульсная сварка — сварка с применением давления, при которой соединение осуществляется в результате соударения свариваемых частей, вызванного воздействием импульсного магнитного поля.
Источник: http://weldworld.ru/theory/svarka/klassifikaciya-svarki.html
3. Сварка давлением
Сварка давлением осуществляется между холодными или нагретыми в зоне соединения деталями путем совместного их сжатия.
Основное влияние на качество сварных соединений оказывают температура, степень деформации металла, время сварки (выдержки деталей в сжатом состоянии) и толщина пленки инородных веществ на соединяемых поверхностях.
Различают сварку с предварительным подогревом и сварку без предварительного подогрева соединяемых деталей.
Рассмотрим такой способ сварки с предварительным подогревом соединяемых деталей как контактную сварку.
Контактная сварка относится к способам сварки давлением, при которой заготовки в месте соединения нагреваются теплом, выделяющимся при прохождении электрического тока, и сжимаются определённым усилием.
Для получения качественных сварных деталей металл в месте контакта нагревают до расплавления и лишь в отдельных случаях (например, при стыковой сварке сопротивлением) до пластического состояния, обеспечивающего требуемую пластическую деформацию заготовок.
В процессе этой деформации происходит удаление окислов из места соединения, устранение раковин и уплотнение металла.
Режим нагрева при контактной сварке определяется силой тока и временем протекания его через свариваемые изделия. Обычно стремятся к получению интенсивного нагрева в возможно малый промежуток времени.
Такой режим сварки называется жёстким и обеспечивает повышение производительности, экономию электроэнергии, уменьшение окисления деталей, уменьшение размеров зоны термического влияния и возможность сварки металлов с высокой теплопроводностью и специальных легированных сталей.
Однако если есть опасность возникновения закалочных структур, которые могут привести к образованию трещин в зоне сварного соединения, применяют мягкие режимы сварки, характерные увеличением длительности протекания тока при соответственном уменьшении его величины.
Наиболее широкое применение получили следующие основные виды контактной сварки: стыковая контактная сварка, точечная сварка и шовная сварка. Каждый из этих видов сварки может осуществляться различными способами, отличающимися по техническим признакам, роду используемой электроэнергии и способу подвода тока к свариваемым заготовкам.
При стыковой сварке заготовки сваривают по всей плоскости их касания. Для осуществления стыковой контактной сварки применяют специальные машины ручного или автоматического действия. Такая машина изображена на рисунке 2.
На станине машины 1 расположены плиты 2 и 3, несущие на себе зажимы 4 и 5, предназначенные для закрепления свариваемых деталей и подвода к ним тока от вторичного витка трансформатора 6. Левая плита 2, обычно неподвижная, изолирована от станины.
Правая плита 3 может перемещаться прямолинейно по направляющим станины вручную с помощью рычага, штурвала или пружин.
сварка соединение деталь судоремонтный
Рисунок 2 — Схема машины для стыковой контактной сварки
В зависимости от марки металла, площади сечения заготовки и требований к качеству соединения стыковую сварку можно выполнять несколькими способами: сопротивлением, непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом.
При стыковой сварке сопротивлением заготовки, установленные и закреплённые в стыковой машине, прижимают одну к другой усилием определенной величины, после чего по ним пропускают электрический ток. При нагревании металла в зоне сварки до пластичного состояния производится осадка. Ток выключают до окончания осадки.
Этот способ сварки требует механической обработки и тщательной зачистки поверхностей торцов заготовки. Неравномерность нагрева и окисление металла на торцах понижают качество сварки сопротивлением, что ограничивает область её применения.
С увеличением сечения заготовок качество сварки снижается особенно заметно, главным образом из-за образования окислов в стыке.
Этим способом соединяют заготовки малого сечения (до 100 мм2), одинаковыми по форме с малоразвитым периметром (круг, квадрат, прямоугольник с малым отношением сторон).
Металл соединяемых заготовок должен быть однородным.
Сварка сопротивлением даёт хорошие результаты для металлов, обладающих хорошей свариваемостью в пластическом состоянии — малоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей, алюминиевых и медных сплавов.
Стыковая сварка непрерывным оплавлением состоит из двух стадий: оплавления и осадки. Заготовки устанавливают в зажимах машины, затем включают ток и медленно сближают их. При этом торцы заготовок касаются в одной или нескольких точках.
В местах касания образуются перемычки, которые мгновенно испаряются и взрываются. Взрывы сопровождаются характерным выбросом из стыка мелких капель расплавленного металла. При дальнейшем сближении заготовок образование и взрыв перемычек происходит на других участках торцов.
В результате заготовки прогреваются на небольшую глубину, а на торцах возникает тонкий слой расплавленного металла, облегчающий удаление окислов из стыка. В процессе оплавления заготовки укорачиваются на заданный припуск.
Оплавление должно быть устойчивым (непрерывное протекание тока при отсутствии короткого замыкания заготовок), особенно перед осадкой.
При осадке скорость сближения заготовок резко увеличивают, осуществляя при этом пластическую деформацию на заданный припуск. Переход от оплавления к осадке должен быть мгновенным, без малейшего перерыва. Осадку начинают при включенном токе и завершают при выключенном.
Стыковая сварка оплавлением с подогревом отличается от сварки непрерывным оплавлением тем, что перед началом процесса оплавления заготовки подогревают в зажимах машины периодическим смыканием и размыканием при постоянно включенном токе.
При этом происходит процесс прерывистого оплавления и заготовки укорачиваются на заданный припуск. Выдержка при замыкании составляет около 0,5 — 3 с, а при размыкании 2 — 6 с.
Количество замыканий может быть от одного до нескольких десятков в зависимости от размеров сечения заготовок.
Применение стыковой сварки оплавлением с подогревом позволяет предупредить резкую закалку и, следовательно, получить более пластичные стыки при сварке закаливающихся сталей; снизить требуемую мощность машины или на машине данной мощности сварить заготовки с большими площадями сечения; осуществить осадку при меньшем усилии; сократить общий припуск на сварку.
При точечной сварке заготовки соединяют сваркой в отдельных местах, условно называемыми точками.
Размеры и структура точки, определяющие прочность соединения, зависят от формы и размеров контактной поверхности электродов, силы сварочного тока, времени его протекания через заготовки, усилия сжатия и состояния поверхностей заготовок.
Качественная сварная точка характеризуется наличием общего для обеих заготовок литого ядра определенных размеров. Схемы точечной контактной сварки показаны на рисунке 3.
Рисунок 3 — Схемы точечной контактной сварки: а — двухсторонняя одноточечная; б — односторонняя двухточечная; в — двухсторонняя двухточечная
Для осуществления точечной сварки, схема которой представлена на рис. 2, а, свариваемые детали 1 зажимаются между электродами 2 и 3, к которым через электрододержатели 4, 5 и хоботы 6 и 7 подведен ток от вторичного витка трансформатора 8.
Нижний хобот 6 делается неподвижным, а верхний 7 перемещается механизмом сжатия Р, который создаёт давление при сварке. После сжатия заготовок включают ток и заготовки быстро нагреваются; особенно быстро нагреваются участки металла, прилегающие к контакту между заготовками, так как они имеют повышенное электросопротивление.
Кроме того они менее подвержены охлаждающему действию электродов. В момент образования в зоне сварки расплавленного ядра заданных размеров ток выключают.
Затем заготовки кратковременно выдерживают между электродами под действием усилия сжатия, в результате чего происходит охлаждение зоны сварки, кристаллизация расплавленного металла и уменьшение усадочной раковины в ядре сварной точки. Перед сваркой место соединения очищают от окисных плёнок (наждачным кругом или травлением).
На практике иногда применяются односторонняя одноточечная и двухточечная сварки (рис. 2, б), либо двухточечная контактная сварка с двухсторонним подводом тока (рис. 2, в), дающая более надёжные соединения.
Точечной сваркой можно сваривать листовые заготовки одинаковой или разной толщины, пересекающиеся стержни, листовые заготовки со стержнями или профильными заготовками (уголками, швеллерами, таврами и т.д.). Ее применяют для соединения заготовок из сталей различных марок (углеродистой, легированной, нержавеющей, жаростойкой и др.), цветных металлов и их сплавов, а так же разнородных металлов.
Толщина каждой из заготовок может быть от сотых долей миллиметра до 35 мм.
При роликовой (шовной) сварке заготовки соединяют непрерывным прочно-плотным сварным швом, состоящим из ряда точек, в котором каждая последующая точка частично перекрывает предыдущую.
В отличие от точечной сварки заготовки устанавливают между вращающимися роликами (или между роликами и оправкой), на которые действует усилие механизма давления Р и к которым подведён электрический ток. Толщина свариваемых листов составляет 0,2 — 3 мм.
Схема роликовой сварки представлена на рисунке 4.
Рисунок 4 — Схемы роликовой контактной сварки:
а — односторонняя; б — двухсторонняя; в — разрез сварного шва
Шовная сварка, выполняемая при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока, называется непрерывной. Такую сварку редко применяют из-за сильного перегрева поверхности деталей, контактирующей с роликами.
Наибольшее распространение имеет прерывистая шовная сварка, при которой детали перемещаются непрерывно, а ток включается и выключается на определенные промежутки времени и при каждом включении (импульсе) тока образуется единичная литая зона.
Перекрытие литых зон, необходимое для герметичности шва, достигается при определенном соотношении скорости вращения роликов и частоты импульсов тока.
Применяют также шаговую сварку, при которой детали перемещаются прерывисто (на шаг), а сварочный ток включается только во время их остановки, что улучшает охлаждение металла в контактах ролик — деталь по сравнению с непрерывным движением свариваемых деталей. Шовная сварка в большинстве случаев производится с наружным водяным охлаждением, что также уменьшает перегрев внешних слоев металла.
Источник: http://prod.bobrodobro.ru/14605
Разновидности сварки давлением
Балтийский Государственный Технический Университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф.Устинова
Реферат на тему:
РАЗНОВИДНОСТИ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ
Выполнила
Капшина Л.Б. гр.А161
Санкт-Петербург, 2009
Сварка, технологический процесс соединения твёрдых материалов в результате действия межатомных сил, которое происходит при местном сплавлении или совместном пластическом деформировании свариваемых частей.
Сваркой получают изделия из металла и неметаллических материалов (стекла, керамики, пластмасс и др.). Изменяя режимы сварки, можно наплавлять слои металла различной толщины и различного состава.
На специальном оборудовании в определенных условиях можно осуществлять процессы, противоположные по своей сущности процессу соединения, например огневую, или термическую, резку металлов.
Современные способы сварки металлов можно разделить на две большие группы: сварка плавлением, или сварка в жидкой фазе, и сварка давлением, или сварка в твёрдой фазе. При сварке давлением для соединения частей без расплавления необходимо значительное давление.
К сварке давлением относятся: горновая, холодная, ультразвуковая, трением, взрывом и другие виды сварки. В основу классификации может быть положен и какой-либо др. признак.
Например, по роду энергии могут быть выделены следующие виды сварки: электрическая (дуговая, контактная, электрошлаковая, плазменная, индукционная и т. д.), механическая (трением, холодная, ультразвуковая и т. п.
), химическая (газовая, термитная), лучевая (фотонная, электронная, лазерная).
Сварка давлением. Способы сварки в твёрдой фазе дают сварное соединение, прочность которого иногда превышает прочность основного металла.
Кроме того, в большинстве случаев при Сварка давлением не происходит значительных изменений в химическом составе металла, т. к. металл либо не нагревается, либо нагревается незначительно.
Это делает способы сварки давлением незаменимыми в ряде отраслей промышленности (электротехнической, электронной, космической и др.).
Холодная Сварка выполняется без применения нагрева, одним только приложением давления, создающим значительную пластическую деформацию (до состояния текучести), которая должна быть не ниже определённого значения, характерного для данного металла.
Перед сваркой требуется тщательная обработка и очистка соединяемых поверхностей (осуществляется обычно механическим путём, например вращающимися проволочными щётками).
Этот способ сварки достаточно универсален, пригоден для соединения многих металлических изделий (проводов, стержней, полос, тонкостенных труб и оболочек) и неметаллических материалов, обладающих достаточной пластичностью (смолы, пластмассы, стекло и т. п.). Перспективно применение холодной сварки в космосе.
Для сварки можно использовать механическую энергию трения. Сварка трением осуществляется на машине, внешне напоминающей токарный станок Детали зажимаются в патронах и сдвигаются до соприкосновения торцами.
Одна из деталей приводится во вращение от электродвигателя.
В результате трения разогреваются и оплавляются поверхностные слои на торцах, вращение прекращается и производится осадка деталей, Сварка высокопроизводительна, экономична, применяется, например, для присоединения режущей части металлорежущего инструмента к державке.
Ультразвуковая сварка основана на использовании механических колебаний частотой 20 кгц. Колебания создаются магнитострикционным преобразователем, превращающим электромагнитные колебания в механические. На сердечник, изготовленный из магнитострикционного материала, намотана обмотка.
При питании обмотки токами ВЧ из электрической сети в сердечнике возникают продольные механические колебания. Металлический наконечник, соединённый с сердечником, служит сварочным инструментом. Если наконечник с некоторым усилием прижать к свариваемым деталям, то через несколько секунд они оказываются сваренными в месте давления инструмента.
В результате колебаний сердечника поверхности очищаются и немного разогреваются, что способствует образованию прочного сварного соединения. Этот способ сварки металлов малых толщин (от нескольких мкм до1,5 мм) и некоторых пластмасс нашёл применение в электротехнической, электронной, радиотехнической промышленности. В начале 70-х гг.
этот вид Сварка использован в медицине (работы коллектива сотрудников Московского высшего технического училища им. Н. Э. Баумана под руководством Г. А. Николаева в содружестве с медиками) для соединения, наплавки, резки живых тканей. При Сварка и наплавке костных тканей, например отломков берцовых костей, рёбер и пр.
, конгломерат из жидкого мономера циакрина и твёрдых добавок (костной стружки и разных наполнителей и упрочнителей) наносится на поврежденное место и уплотняется ультразвуковым инструментом, в результате чего ускоряется полимеризация. Эффективно применение ультразвуковой резки в хирургии.
Сварочный инструмент ультразвукового аппарата заменяется пилой, скальпелем или ножом. Значительно сокращаются время операции, потеря крови и болевые ощущения.
Источник: https://vunivere.ru/work59398
Загрузка...
