Классификация процессов сварки

Сварка представляет собой технологический процесс, при помощи которого получают неразъемные соединения деталей в узлах и конструкциях. Свароч­ный процесс используют также для производства наплавочных работ.

Для осуществления сварки необходимо сблизить металличе­ские поверхности, подлежащие соединению, настолько, чтобы меж­ду ними начали действовать силы межатомного сцепления.

Основными параметрами сварочных процессов являются тем­пература и давление. Соответственно этому все способы сварки можно разбить на три группы.

Сварка плавлением основана на местном разогреве деталей до плавления и образования сварного соединения путем перемешива­ния жидких фаз. В этом процессе главную роль играет один пара­метр — температура; поэтому сварка возможна при применении мощных тепловых источников.

Пластическая сварка основана на местном разогреве деталей до пластического состояния и приложении давления к сваривае­мым местам. Здесь оперируют двумя параметрами — температурой и давлением.

Холодная сварка основана на приложении к свариваемым участкам холодных деталей значительного усилия. Здесь опери­руют одним параметром — давлением.

Значительное распространение сварных конструкций в маши­ностроении следует объяснить рядом преимуществ: экономией ме­талла, малой трудоемкостью и сокращенными сроками изготовле­ния, простотой оборудования, легкостью исправления дефектов и др. При помощи сварки можно изготовить сварные конструкции сложной формы, получая при этом прочность сварного соедине­ния, равную прочности металла конструкции.

Сварка позволяет создавать принципиально новые конструк­ции машин и сооружений, основанные на использовании катаных, литых, кованых и штампованных заготовок. Это оказывает влияние не только на отдельные детали объектов, но и на форму всей кон­струкции в целом.

В настоя­щее время известно свыше шестидесяти способов сварки, из них в промышленности используется несколько десятков видов и раз­новидностей, которые классифицируются, как правило, по способу нагрева металла. Значительное место в производстве занимают электрические способы сварки, при которых происходит превраще­ние электромагнитной формы энергии в тепловую.

Дуговая сварка состоит в том, что кромки деталей и конец электрода разогреваются мощным источником тепла — электрической дугой, возникающей между электродом и свариваемым метал­лом.Жидкий металл, перемешиваясь, заполняет стык между деталями, а после остывания образует шов.

Для защиты жидкого металла шва от вредного воздействия кислорода и азота воздуха электроды покрывают специаль­ными обмазками или процесс проводят в защитных средах (аргон, гелий, азот, углекислый газ или их комбинации). В последнем случае говорят о газоэлек­трической сварке. Когда защитная среда образуется при нагреве сыпучей смеси компонентов, процесс называют сваркой под слоем флюса.

Почти все способы дуговой сварки обладают определенной универсальностью. С их помощью можно сваривать детали толщи­ной от 2 до 200мм и больше.

Электрическая контактная сварка состоит в том, что при про­хождении тока большой силы через заранее сжатые детали в контакте между ними выделяется теплота. Под ее воздействием ме­талл нагревается до пластического состояния или плавления, и по­сле охлаждения образуется соединительный элемент.

Если детали собраны внахлестку, они после сварки соединены ядром. Такой процесс именуется точечной сваркой. При выполнении конструкций, работающих на герметичность, ис­пользуется роликовая сварка, при которой точки перекрывают друг друга. Точечная и роликовая сварка легко поддаются авто­матизации и применяются в массовом производстве однотипных де­талей из тонкого листового материала.

При сборке деталей встык (стержни, трубы, полосы) детали свариваются по всему контактному сечению — сварка называется стыковой.

При электрошлаковой сварке нагревательным элементом является расплавленный токопроводящий флюс, заклю­ченный между свариваемыми пластинами, охладителями и сварным швом снизу. Процесс ведется вертикально.

Целесообразно сваривать детали большой толщины, применяемых при производстве станин прессов, прокатных станов и др.

Самостоятельными видами электрической сварки являются сварка пучком электронов в вакууме, индукционная сварка и др.

Сварочные процессы, в которых используется теплота, выделя­ющаяся при сжигании различных горючих продуктов, относятся к химической сварке. Из процессов этой группы широко использу­ется газовая сварка. Кромки металла нагреваются

выходящим из горелки пламенем,получаемым при сгорании горючего газа в смеси с кислородом. Для формирования шва добавляют присадочную проволоку. Тепловая мощность пламени невелика, поэтому этот вид сварки используют для производства де­талей из тонкого листа и деталей из цветных металлов и сплавов.

За последние годы получили распространение способы сварки, в которых местный разогрев деталей осуществляется теплотой при превращении механической энергии в тепловую (сварка трением, сварка ультразвуком).

Каждый способ сварки дает наилучшие качественные показа­тели и экономическую целесообразность в рамках определенных толщин свариваемых материалов, их физических свойств и требований, предъявляемых к сварной конструкции. Вместе с тем сле­дует считаться с технологическими особенностями каждого способа сварки. Это особенно учитывается тогда, когда конструкция может быть сварена несколькими способами.

Вопросы для повторения и закрепления:

1. Какие виды сварки применяются при производстве деталей?

Виды сварных соединений.

В сварных конструкциях различают стыковые, нахлесточные, угловые, тавровые и заклепочные соединения (рис. 28.1).

Стыковые соединения (рис. 28.1, а-ж) различают по виду пред­варительной подготовки кромок. В зависимости от толщины свари­ваемого металла производят различную подготовку кромок, кото­рая для ручной электродуговой сварки и автоматической сварки под слоем флюса регламентируется соответственно ГОСТ 5264—58 и ГОСТ 8713—58.

При толщине металла до 3ммприменяют отбортовку без зазора (рис. 28.1, а), высота бортика h = 2s; при толщине ме­талла до 4мм (иногда до 8мм) сварку производят без разделки кромок при зазоре до 2мм (рис. 28.1, б, в).

Металл при толщине 13—15ммсваривают с односторонней V -образной разделкой кромок (рис. 28.1, г). При толщине металла больше 15ммрекомендуется двусто­ронняя Х-образная разделка кромок (рис. 28.1, д). Металл тол­щиной более 20ммсваривают с чашеобразной разделкой кромок, которая может быть односторонней и двусторонней (рис. 28.1, е, ж).

Соединения внахлестку (рис. 28.1, з) производят угловыми швами; величина нахлестки равна трех- пятикратной толщине свариваемых элементов.

Рис. 28.1. Виды сварных соединений и швов

Угловые соединения (рис. 28.1, и) выполняют без скоса и со ско­сом кромок.

Тавровые соединения выполняют приваркой одного элемента изделия к другому (рис. 28.1, к). Без скоса кромок сваривают конструкции малой нагрузкой. При изготовлении ответственных конструкций с элементами толщиной 10…20мм применяют односторонний скос, а при толщине элементов более 20мм – двусторонний.

По положению в пространстве (рис. 28.2.) швы могут быть нижние и горизонтальные (а), вертикальные (б) и потолочные (в)

Рис. 28.2 Типы швов при различном положении в пространстве

Вертикальные швы могут быть расположены на вертикальной плоскости в любом направлении. Наиболее трудными для выполнения явля­ются потолочные швы.

Они располагаются в любом направлении на верхней горизонтальной плоскости.

Швы можно выполнять непрерывными и прерывистыми в зависи­мости от действующей нагрузки.

Рис. 27.3 типы швов по отношению к направлению действующих на них усилий

Типы швов по отношению к направлению действующих на них усилий (рис. 28.3) разделяют на фланговые 1, лобовые 2 и косые 3.

Рис. 28.3. Типы швов по отношению к направлению действующих на них усилий

Задание:

Составить план ответа по разделу « Сварка металла»

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ

Виды обработки металла

Виды обработки металлов резанием различаются между собой конструкцией используемого режущего ин­струмента и характером относительных движений, со­вершаемых инструментом и обрабатываемой заготовкой на металлорежущем станке.

Геометрическая форма любой поверхности может быть образована копированием или огибанием сопря­женной поверхностью. Требуемый контур детали получа­ется в результате сочетания определенных движений инструмента и заготовки.

Классификация методов обработки поверхностей де­талей резанием учитывает кинематические признаки (по принципу сочетания движений заготовки и инструмента) и признаки, определяющие сущность данного метода обработки — условия процесса стружкообразования (физические особенности процесса резания). В соответствии с этим принципом все методы обработки резанием раз­деляют на четыре группы: точение, строгание, фрезеро­вание и шлифование.

Методы обработки различных групп могут осущест­вляться при одних и тех же сочетаниях прямолинейных и вращательных движений. Отличительным признаком каждой группы являются вид и направление главного движения или движения резания, в процессе которого происходит срезание припуска.

Главное движение, опре­деляющее скорость резания, является либо вращатель­ным, либо прямолинейным. Оно сообщается заготовке или режущему инструменту, а в ряде случаев одновре­менно заготовке и режущему инструменту

Рис. 28.1. Методы обработки поверхностей леталей резанием:

А – точение; б – фрезерование; в – строгание; г – шлифование

Рис. 29.1. Методы обработки поверхностей деталей резанием:

а – точение; б – фрезерование; в – строгание; г – шлифование

При точении (рис. 29.1, а) главное движение — это движение по направляющей обрабатываемой поверхно­сти. При точении наружных и внутренних поверхностей вращения главным движением является вращение вокруг оси детали.

При фрезеровании (рис. 29.1, б) траектория главного движения не совпадает с обрабатываемой поверхностью. Здесь главным движением является вращение вокруг оси инструмента — фрезы.

При строгании (рис. 29.1, в) главное движение представляют собой прямолинейное движение вдоль образу­ющей или по касательной к направляющей обрабатываемой поверхности.

Все остальные движения, присущие кинематике раз­личных схем резания, обеспечивают постепенное удале­ние припуска. Эти движения, определяющие толщину среза (срезаемого слоя), являются движениями подачи.

Эти движения либо прямо­линейные, либо вращатель­ные и сообщаются режущему инструменту или заго­товке. Скорости главного рабочего движения и движения подачи обозначают­ся соответственно V и S. На­правление главного движе­ния определяет характер протекания процесса обра­ботки. Методы точения ха­рактеризуются непрерывно­стью процесса резания при обработке непрерывных по­верхностей. Методы фрезерования характеризуются прерывистостью процесса ре­зания с образованием стружки, толщина которой меняет­ся от нуля до некоторой максимальной величины и на­оборот.

Строгание — промежуточный процесс между точением и фрезерованием. Строгание можно рассматривать как частный случай точения с постоянной толщиной сре­за, но с перерывами в работе при обработке поверхностей вращения и плоскостей, когда главное движение направ­лено вдоль образующей. Строгание является частным случаем фрезерования при обработке поверхностей вра­щения и винтовых поверхностей, когда главное движение направлено по касательной к направляющей.

При шлифовании (рис. 29.1, г) главным движением яв­ляется вращение шлифовального круга вокруг оси. Ме­тоды шлифования характеризуются специфическими осо­бенностями работы абразивного инструмента.

Для разных видов обработки применимы общие поня­тия и определения. Для удобства рассмотрим их на примере точения.

Вопросы для повторения и закрепления:

1. Что называется главным, а что вспомогательным движениями?

2. Какие существуют основные методы обработки металла резанием?