Технология сварочного производства

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений деталей в узлах и конструкциях.

Сварка также применяется при выполнении наплавочных работ.

Виды сварных соединений:

1. стыковое

2. нахлест

3. угловое

4. тавровое

5. торцевое

Электродуговая сварка

При этом виде сварки источником тепла является электрическая дуга, создаваемая между электродом и материалом согреваемых изделий. Температура в зоне горения трубы » 3000°С. Для выполнения этого вида сварки необходимо иметь:

- источник питания (трансформатор);

- токоподводящие провода;

- держатель электрода;

- электроды, сварочные материалы;

- защита;

- аттестованный работник для выполнения сварки.

Схема дуговой сварки (см. рис. 38):

Рис. 38 Схема дуговой сварки:1 – электрод, 2 – жидкий металл (стык), 3 – дуга, 4 – свариваемые части детали

Кромка деталей и конец электрода разогреваются мощным источником тепла – дугой. Дуговая сварка универсальна, толщина свариваемых деталей 2 – 200 мм и более.

Основными технологическими параметрами процесса сварки являются:

- диаметр электрода, мм

- марка электрода

- сварочный ток.

Размер электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемых материалов.

D, мм	1-2
d, мм	<2	2-3	4-12	>12

I св = К * D,

Где К – коэффициент:

- от 30 до 40, если из легированной стали

- от 30 до 60, если из углеродистой стали

D – диаметр электрода, мм.

Классификация и маркировка электродов:

Электроды изготавливаются из сталей 77 наименований диаметром 0,3 до 12 мм

1. по химическому составу:

- из углеродистой стали

Св. – 08

Св. – 10

Св. - для изготовления электрода была использована проволока. Отличительная особенность ее состоит в пониженном содержании S и P и повышенная чистота по неметаллическим включением;

08, 10 – содержание углерода в сотых долях процента.

- из легированной стали

Св. – 15ХМ

15ХМ - углерода 0,15%; хром »1%; молибден »1%.

из высоколегированной стали, т.еåл.э. ³ 10%

Св. – 12Х18Н10Т

ЭН – 65ХН3 – 33

ЭН – электрод для наплавки;

65ХН3 – марка материала;

33 - твердость, которая будет HRC³33 получена после наплавки.

По свойствам

Э – 42; Э – 150; Э – 42А

Э – электрод

Цифра означает, что после сварки предел прочности на растяжение будет больше показателя: s_в ³42, s_в ³150.

После цифры нет буквы – ударная вязкость сварного шва больше 8, а_н ³8

БукваА – ударная вязкость больше 15, а_н ³15

По структуре

По указанному признаку классификация электродов проведена с учетом получения структуры сварного шва при охлаждении на воздухе.

Э – Ф (феррит) электроды для сварки сталей ферритного класса

Э – А электроды предназначены для сварки сталей аустенитного класса

Э – М электроды для сварки сталей мартенситного класса. Этот тип электродов применяют для сварки изделий в упрочненном состоянии.

На всех электродах на поверхности имеется покрытие, в состав которого входят: природные материалы (мрамор, тальк), раскислители (Fe-Si, Fe-Mn), а также ферро-материалы других химических элементов (Fe-Ti, Fe-Cr). Его назначение:

1) защитные свойства: - предохранение жидкого расплава от загрязнения и поступления влаги из атмосферы;

2) рафинирующее действие - очистка сварочной зоны от окислов и других загрязнений сварочной зоны;

3) раскисление и легирование.

Наиболее широко применяемые виды покрытий: УОНИ, ЦЦ

Газовая сварка

Кромки металла нагреваются выходящим из горелки пламенем, получаемым при сгорании горючего газа в смеси с кислородом. Для формирования шва применяют присадочную проволоку.

Тепловая мощность пламени невелика, поэтому газовую сварку применяют для сваривания деталей из цветных металлов и сплавов. Также применяется газовая резка.

- горючие газы (ацетилен С₂Н₂)

- инжекторная горелка

СаС₂ + Н₂О ® С₂Н₂ + Са (ОН)₂

1кг 200 л

Для выполнения газовой сварки горючие газы транспортируются в специальных баллонах: С₂Н₂ – 16 ат., О₂ – 150 ат.

Рис. 39. Зоны горения пламени:1 – зона воспламенения T»1000°C, 2 - сварочная зона T»3000°C, 3 - зона догорания T»2000°C

Электро-контактная сварка

При прохождении тока большой силы через заранее сжатые детали в месте контакта между ними выделяется теплота. Под ее воздействием металл нагревается до пластического состояния или плавления и после охлаждения обращается соединительный элемент.

Рис. 40. Схема электро-контактной сварки:1,2 – свариваемые заготовки, 3 – электроконтакты, 4 – токоподводящие провода, 5 – источник питания

R_общ = 2R_к + 2R₃ + R_с;

R_c >> 2R_к + 2R₃,

где R_c - сопротивление по стыку заготовок.

Процесс сварки произойдет в том месте заготовки, в котором будет выделено максимальное количество тепла (Q= 0,24 I²RT) I-const, R – сопротивление, Т – время

Виды брака при сварке

Подрезы

Причина: нарушение технологии сварки по подбору сварочного тока.

Непровары

Причина: 1)неправильно выбранный зазор между материалами; 2) низкий сварочный ток

3. трещины:

- горячие, образуются в момент перехода материала из жидкого в твердое состояние, т.е. в процессе кристаллизации, а также в результате быстрого охлаждения сварного шва до T»700°C.

- холодные, образуются при Т<700°C вследствие высокого напряженного состояния сварочной зоны.

Газовые поры

Причина: 1) сварка во влажной атмосфере; 2) использование электродов с высокой влажностью покрытия; 3) высокая температура расплава, что вызывает повышенную растворимость газов из атмосферы.