План

 

1. Вступление
2. Прогрессивные методы сварки, классификация процессов сварки, инструменты и приспособления.
3. Приготовление и организация рабочего места сварщика
4. Сварка среднелегированных термически упроченных сталей.
5. Техника безопасности и противопожарные мероприятия
6. Литература

 

      Вступление

 

     Сваркой называется процесс получения неразъемных  соединений посредством установления межатомных связей между соединёнными частями при их нагревании и / или / пластической деформировании                 / ГОСТ 2601 – 84 /.

     Сварка  является одним из основных технологических  процессов в машиностроении и строительстве. Основным видом сварки является дуговая сварка.

     Основоположниками дуговой сварки является русские  учённые и инженеры – В.В. Петров (1761 – 1834), Н.Н. Бенардос (1842 –1905) и Н.Г. Славянов (1854 – 1897). Выдающийся в клад в разработку теоретических основ сварки внесли советские учёные: В.П. Вологдин, В.П. Никитин, К.К. Хренов, Е.О. Патон, Г.А. Николаев, Н.О. Окерблом, Н.Н. Рыколин, К.В. Любавский, Б.Е. Патон.

     В 1802 году впервые в мире профессор Санкт Петербургской медика – хирургической академии Василий Владимирович Петров открыл и наблюдал дуговой разряд от построенного им сверхмощного "вольтового столба", который стоял из 2100 пар разнородных кружков – элементов /медь + цинк/, проложенные бумажными кружками, смоченные водным раствором нашатыря. Этот столб, или батарея был наиболее мощным источником электрического тока в то время. Проделав большое количество опытов с этой батареей, он показал возможность использования электрической дуги для освещения и плавления металлов.

     На  современном этапе развития сварочного производства, в вязи с развитием научно-технической революции резко возрос диапазон свариваемых толщин, материалов, видов сварки.

     В настоящее  время сваривают материалы толщиной от нескольких микрон (в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом машиностроение). Наряду с конструкционными сталями сваривают специальные стали и сплавы на основе титана, циркония, молибдена, ниобия и других материалов, также разнородные материалы.

     Сущность  сварки заключается в сближении  элементарных частиц свариваемых частей настолько, чтобы между ними начали действовать межатомные связи, которые обеспечивают прочные соединения.

 

Прогрессивные методы сварки, квалификация процессов сварки,

инструменты и приспособления.

 

     В зависимости от вида энергии, применяемой  при сварке, различают три класса сварки: термический, термомеханический, механический.

     К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемой плавлением, т.е. местным расплавлением соединяемых частей с использованием тепловой энергии.

     Основным  источниками теплоты при сварке плавлением являются: сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и теплота выделяется при электрошлаковом процессе.

     Источники теплоты характеризуется температурой и концентрацией, определяемой наименьшей площадью нагрева (пятно нагрева) и наибольшей плотностью тепловой энергией в пятне нагрева.

     Основные  виды сварки термического класса:

• Дуговая сварка – сварка плавлением при которой нагрев осуществляется электрической дугой. Особым видом дуговой сварки являются плазменная сварка, при котором нагрев осуществляется сжатой дугой.
• Газовая сварка – сварка плавлением, при которой кромки соединяющихся частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки для газовой сварки.
• Электрошлаковая сварка – сварка плавлением, при которой для нагрева металла используют теплоту, выделяющееся при похождении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак.

     При термитной сварки используют теплоту, образующееся в результате сжигания термит – порошка, состоявшегося из смеси алюминия и оксида железа.

     К термомеханическому классу относятся виды сварки, при которых используются тепловая энергия и давление:

• Контактная сварка – сварка с применение давления, при которой нагрев осуществляют теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через находящейся в контакте соединяемых частей.
• Диффузионная сварка – сварка давлением,  осуществляемая взаимной диффузией атомов контактирующих частей при относительно воздействий повышенной температуры и при незначительной пластической деформацией. Также в этот класс относятся: газопрессовая сварка, дугопрессовая сварка, шлакопрессовая сварка, термопрессовая сварка и т.п.

     К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемых с использованием механической энергии и давлением:

• Холодная сварка – сварка давлением при незначительной пластической деформации, без внешнего нагрева соединяемых частей.
• Сварка взрывам – сварка, при которой соединение осуществляется в результате вызванного взрывом соударение быстро движущихся частей.
• Ультразвуковая сварка – давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний.
• Сварка трением – сварка давлением, при которой нагрев осуществляется трением, вызываемым вращением свариваемых частей относительно друг друга.

       Наибольший объём среди других  видов сварки занимает ручная дуговая сварка – сварка плавлением штучными электродами при которой подача электрода и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок производится в ручную.

        
 
 
 

      На рисунки  I дуга горит между стержнем электрода (1) и основным металлом (---). Под действием теплоты дуги электрод и основной метал плавится, образуя металлическую сварочную ванну (4). Капли жидкого металла (8) с расплавляемого электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода (2), образуя газовую защиту (3) вокруг дуги и жидкую шлаковою ванну на поверхности расплавленного метала. Металлические и шлаковые ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги металл сварочной ванны затвердевает и образуются сворной шов (6). Жидкий шлак по мере остывания  образует на поверхности шва твёрдую шлаковою корку, которая удаляется после остывания шва.

     Для обеспечения заданного состава и свойства сварку выполняют электродами, к которым предъявляют специальные требования.

     На  рисунке 1, стрелкой / ------ / - указано  направление сварки. 

     Прогрессивным методом сварки также является  аргонодуговая сварка.

     Аргонодуговая сварка – дуговая сварка. При которой в качестве защитного газа используется аргон.

     Применяют аргонодуговую сварку неплавящемся вольфрамовым и плавящимся электродом.

     Этот  процесс предназначен главным образом  для металлов толщенной менее 3-4 мм. Большинство металлов сваривают на постоянном токе прямой полярности. Сварка алюминия, магния и бериллия ведут на переменном токе.

     При прямой полярности /плюс на изделия, минус  на электроде/, лучшее условие термоэлектронной  эмиссии, выше стойкость вольфрамового  электрода и допускаемый придельной ток. Допускаемый ток, при использование вольфрамового электрода ø3 мм составляет ориентировочно при прямой полярности 140-280 А, обратной полярности – только 20-40 А. Дуга при прямой полярности легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10-15 В. в широком диапазоне плотностей тока.

     При обратной полярности возрастает напряжения дуги, уменьшается устойчивость её горения, резко уменьшается стойкость  электрода, повышается его нагрев и  расход. Эти особенности и дуги обратной полярности делают её непригодной для непосредственного применения в сварочных процессе. Однако дуга обратной полярности обладает важным технологическим свойством: при её действии с поверхности свариваемого метала удаляется окислы и загрязнения. Это явление объясняется тем, что при обратной полярности и поверхности металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые перемещаясь под действием электрического поля от плюса /электрод/, к минусу /изделия/, разрушают окисные плёнки на свариваемом металле, а выходящие с катода /с поверхности изделия/ электроны способствуют  удалению разрушенных окисных плёнок.

     Этот  процесс удаления называют катодным распылением.

     Аргонодуговой сваркой выполняют швы стыковых, тавровых и угловых соединений.

     При толщине листа до 2,5 мм целесообразно сваривать с отбортовкой кромок при малой величине зазора /0,1-0,5 мм/ можно сваривать тонколистовой метал толщенной от 0,4 до 4 мм без разделки кромок 

     Расположение  горелки и присадочного прутка при  ручной          аргонодуговой  сварке

 

      На рисунке 2 изображена аргонодуговая  сварка:

1. электрод
2. присадочный пруток
3. защитный газ
4. сопло горелки

 
 

     Ручную  сварку выполняют наклонной горелкой углом вперёд, угол наклона к поверхности  изделия составляет 70- 80º. Присадочная  проволоку под углом 10- 15º, смотри рисунок 2.

     По  окончанию сварки дугу постепенно обрывают для заварки кратера. При ручной сварке – её постепенным растяжением, при автоматической – спец. устройством  для сварки кратера, обеспечивающим постепенное уменьшение сварочного тока.

     Для защиты охлаждающего металла, подачу газа прекращают через 10-15 сек. после выключения тока.

     Примерный режим ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродам стыкового  соединения из высоколегированной стали, толченой 3 мм: диаметр вольфрамового  электрода 3-4мм, диаметр присадочной проволоки 1,6-2 мм, сварочный ток 120-160 А, напряжения на дугу 12-16 В, расход аргона 6-7 л/мин.

     Допустимый  зазор тем меньше, чем меньше толщина  старимого метала. Листы, толщиной более 4 мм сваривают в стык с разделкой  кромок, при этом допустимый зазор должен быть не более 1,0 мм.

     Аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Область  применения этого вида – сварка цветных металлов (AI, Mg, Cu, Ti) и их сплавы и легированных сталей (Рис. 3 а, б, в.). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис. 3

Рис.3а  изменением сварочного тока и напряжения при импульсной сварке вольфрамовым электродом.

     Рис 3 б, в. – Вид швов.

 

     Импульсно – дуговая сварка вольфрамовым электродом (рис. 3) заключается в применении в качестве источника теплоты "пульсирующей" дуги с целью концентрации во время теплового и силового воздействия дуги на основной и электродный метал. При стеснённом теплоотводе полнее используется теплота на расплавлении основного металла, чем при сварки постоянной дугой.

     Дуга  пульсирует с заданным соотношением импульса и паузы /рис. 3/. Сплошной шов  получается расплавлением отдельных  точек с определённым перекрытием. Повторным возбуждением и устойчивость дуги обеспечивается благодаря горению дежурной дуги (10-15 % от силы тока в импульсе). Наряду с силой тока, напряжениям, скоростью сварки к основным параметрам относятся: