Курс лекций
Сварка – процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом деформировании или совместном действии и того и другого (ГОСТ 2601-74) Сварное соединение – неразъемное соединение, выполненное с помощью сварки
По основным физическим признакам (вид энергии, используемой для получения сварного соединения) По основным техническим признакам (способы защиты металла в зоне сварки, непрерывность процесса, степень механизации и пр.) По основным технологическим признакам (устанавливаются для каждого вида сварк и отдельно, например для РДС – вид электрода, характер защиты и пр. )
Сварка плавлением Сварка с применением нагрева и давления Сварка давлением Термическая сварка Термомеханическая сварка Механическая сварка Дуговая Электрошлаковая Плазменная Газовая Термитная Лазерная Электронно-лучевая Контактная Кузнечная Газопрессовая Термитная и индукционная с давлением Дугопрессовая Холодная Трением Ультразвуком Взрывом
Сварочная дуга – стабильный электрический разряд между двумя электродами в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Процесс зажигания дуги при сварке плавящимся электродом включает 3 этапа: 1 – короткое замыкание электрода на заготовку – происходит разогрев электродов - а ; 2 – отвод электрода – начинается термо - и автоэлектронная эмиссия, газовый промежуток становится электропроводным- б ; 3 – возникновение устойчивого дугового разряда – равновесие процессов ионизации и рекомбинации - в.
ПО ПОДКЛЮЧЕНИЮ К ИСТОЧНИКУ ПИТАНИЯ Прямого действия Косвенного действия Комбинированная • ПО ПРИМЕНЯЕМЫМ ЭЛЕКТРОДАМ При плавящемся При неплавящемся электроде ПО СТЕПЕНИ СЖАТИЯ ДУГИ Свободная Сжатая ПО ПОЛЯРНОСТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Прямая Обратная ПО ДЛИНЕ ДУГИ 2 – 4мм – короткая 4 – 6мм – нормальная свыше 6мм – длинная
Температуры: катодная область – 2200…2400 О С; анодная область – 2400…2600 О С; столб дуги – 7000 О С Выделение тепловой энергии: катодная область – 30%; анодная область – 45%; столб дуги – 25% 1 – электрод; 2 – свариваемый металл; 3 – катодная область; 4 – столб дуги; 5 – сварочная ванна; 6 – кратер; 7 – анодная область; 8 – газовое облако.
Суммарное количество теплоты Q= IUt, Эффективная тепловая мощность дуги q= 0,24 IU Д η Погонная энергия
Вольт-амперная характеристика дуги характеризует электрические свойства дуги 1 – падающая 2 – жесткая 3 - возрастающая 1 и 2 – сварка неплавящимся электродом в среде защитных газов и РДС; 2 и 3 – механизированная сварка под флюсом; 3 – сварка плавящимся электродом в среде защитных газов
Совокупность ее теплового, механического и физико-химического воздействия на электроды (интенсивность плавления электрода, характер каплепереноса, проплавление основного металла, формирование и качество шва); пространственная устойчивость и эластичность; зажигание и стабильность горения.
Отклонение дуги от нормального положения под воздействием магнитных полей или значительных ферромагнитных масс
Окисление и восстановление металлов Шлакообразование Растворение газов Раскисление Особенности: Высокая интенсивность Никогда не достигают равновесия Высокая скорость
1 – неметаллические частицы, 2 – линия расплавления, 3 – основной металл, 4 – мелкие равноосные зерна, 5 – столбчатые кристаллы
Литейная усадка расплавленного металла Неравномерный нагрев металла
От поперечной усадки От продольной усадки
Дуговая сварка, при которой возбуждение дуги, подача электрода и его перемещение производятся вручную, а газошлаковая защита расплавленного металла обеспечивается расплавлением и разложением компонентов покрытия.
Крупнокапельный Мелкокапельный Струйный Мелкокапельный перенос обеспечивает наилучшее качество металла шва
1 – ВАХ дуги при РДС; 2 – ВАХ источника сварочного тока
Основные технологические операции: Подготовка кромок под сварку Сборка свариваемых торцов изделия Выбор режимов сварки Контроль сварного соединения Термообработка
Основные способы сборки: Сборка узла или конструкции в целом с последующей сваркой Последовательная сборка и сварка путем наращивания отдельных элементов Поузловая сборка и сварка с последующей сборкой и сваркой конструкции Основные параметры (ГОСТ 5264-80) Угол разделки кромок Величина зазора Величина притупления Смещение кромок
Режим сварки – совокупность параметров сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества Основные параметры режима сварки: Диаметр электрода Сила сварочного тока Напряжение на дуге Скорость перемещения электрода вдоль шва Род тока и его полярность
Толщина металла, мм 1 – 2 3 4 – 5 6 – 12 13 и более Диаметр электрода, мм 1,5 – 2 3 3 – 4 4 – 5 5 – 8 Величина сварочного тока l св = Kd э l св = (20+6 d э ) d э Диаметр электрода, мм 2 3 4 5 6 К 25 – 30 30 – 45 35 – 50 40 – 55 45 – 60
Изменяется в узких пределах (20 – 36В) и при расчетах не регламентируется Скорость перемещения электрода вдоль шва
Сварочные трансформаторы: С увеличенным магнитным рассеянием ( а, б,в) С нормальным магнитным рассеянием
Выпрямители Однофазная двухполупериодная мостовая схема выпрямления Выпрямление трехфазного переменного тока
ВАХ трансформатора ТД-500 ВАХ сварочных выпрямителей ВД-306 и ВДГ-601
Блок-схема инверторного источника питания
Инвертор преобразует переменное напряжение сети в напряжение и ток для сварки. Технологические преимущества:: КПД – 95-98% c os φ = 1,0 Высокое быстродействие Минимальное разбрызгивание Минимальный перегрев
Трансформатор ТДМ-504 Выпрямитель ВДУ-309
Сварочные генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую (статор и якорь-ротор ГСО-330М) Сварочный преобразователь (асинхронный двигатель и генератор: ПСГ 500-1 и др.) Сварочный агрегат (ДВС и генератор)
Осциляторы – высокочастотные искровые генераторы ( U =2-5кВ; 150-250кГц; W =100-300Вт), облегчают зажигание дуги и повышают устойчивость ее горения. Стабилизаторы –устройства для создания стробирующих импульсов, поддерживают устойчивое горение дуги на переменном токе.
Сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки.
ВИДЫ ПЛАМЕНИ
Правый способ Пламя направлено на шов Горелка движется практически прямолинейно Большая производительность при меньшем расходе ацетилена
Левый способ Пламя направлено на не сваренные кромки Горелка и пруток перемещаются зигзагообразно Лучше формируется шов Применяют для сварки тонколистового металла ( <4…5 мм ) и вертикальных швов
1 – горелка 2 – сопло 3 – токоподводящий наконечник 4 – сварочная проволока 5 – дуга 6 – сварной шов 7 – сварочная ванна 8 – свариваемый металл 9– капли электродного металла 10 – газовая защита Сварка, при которой дуга и расплавленный металл, находятся в защитном газе, подаваемом в зону сварки с помощью специальных устройств.
Род и полярность тока Диаметр электродной проволоки Сварочный ток Напряжение дуги Скорость подачи электродной проволоки Скорость сварки Расход защитного газа Вылет электрода
Сила сварочного тока Напряжение дуги Скорость сварки Диаметр электрода Род и полярность тока Вылет электрода Наклон электрода
Схема точечной сварки Мягкий режим: l = 80 – 160А / P = 15 – 40МН / 0,5 – 3 сек. Жесткий режим: l = 120–360А / P = 4 – 150МН / 0,001 – 0,1 сек Схема точечной сварки
Шовная сварка Основные технологические схемы шовной сварки
Схема стыковой сварки Стыковая сварка рельс (машина МСР 63.01) Машина стыковой сварки рельс МСР 80.01
Точечная сварка • Стыковая сварка
