План:
1.Отритіе дугового зварювання.
2. Що таке дуга.
3. Поширення дугового зварювання.
4.Завісімості від способу дугового зварювання.
5.Разновідності зварювання.
6.Висказиваніе К. К. Хренова.
Відкриття дугового зварювання.
Чудовий російський винахідник Н. Г. Славянов був за освітоюінженером, металургом.
Остання чверть минулого століття стала періодом становленняелектротехніки-науки про процеси, пов'язаних з практичним застосуваннямелектричних явищ. 30-річний керівник гарматних і механічнихвиробництв на одному з найбільших у Росії гарматних заводів в Пермі,
Н. Г. Славянов побачив в електротехніку майбутнє металургії, обробкиметалів. Він глибоко вивчив цю галузь науки.
Через шість років після відкриття Н. Н. Бенардосом дугового зварювання, в 1888році Н. Г. Славянов творчо розвинув цю ідею, розробивши і застосувавши зварюванняметалевим електродом. Вперше в світі цей спосіб було запроваджено Славянована Пермському заводі.
Він сконструював і випробував автоматичне пристосування для регулюваннядовжини дуги. Це був прообраз сучасних зварювальних апаратів. Винахідобезсмертив його ім'я і має величезне значення і до цього дня.
Так Славянова була написана одна з сторінок історії найважливішою областітехніки - дугового зварювання металів, знаходить саме широке застосування всучасної промисловості та будівництві.
Що таке дуга.
Дуга являє собою електричний розряд в газі міжелектродами, до яких підведено напругу джерела струму. Струм в дузіобумовлений так званими вільними електронами і позитивними інегативними зарядженими частинками речовини - іонами. Процес утворенняцих частинок називається іонізацією. У середній частині дуги розташований стовпдуги, яскраво світиться і має температуру близько 6000 градусів за Цельсієм.
Стовп закінчується на електродах катодних і анодним плямами, черезякі проходить весь струм дуги. Щільність струму на плямах досить велика,завдяки чому в цих зонах відбувається інтенсивне нагрівання дотемператури випаровування матеріалу електродів. Стовп дуги оточує полум'я --розпечені пари і гази, температура яких різко падає в міру віддаленнявід стовпа. Дугу переміщують при зварюванні в ручну або механічно вздовж крайокз'єднуються деталей, завдяки чому досягається безперервне плавлення їх іосвіта з'єднання - зварного шва. Глибиною проплавлення називаєтьсянайбільша глибина розплавлення основного металу в перетині шва.
Поширення дугового зварювання.
Особливо широке поширення набула дугове зварювання
Н. Г. Славянова. Суть цього способу полягає в тому, що електричнадуга збуджується між зварюваної деталлю і металевим електродом,який плавиться в процесі горіння дуги і заповнює тим самим зварний шов.
Одночасно плавляться кірки зварювальних деталей. Такий процес називаєтьсязварюванням металевим електродом.
Залежності від способу дугового зварювання.
Залежно від способу дугового зварювання, тобто від матеріалузастосовуваного електрода, властивості електричної дуги змінюються. Так, пригорінні дуги між зварюваних металевим виробом і вугільним електродомдуги має велику довжину і дещо іншу форму ніж дуга, що горить міжвиробом і металевим електродом. В останньому випадку явища,що відбуваються в дузі, значно складніше, тому що в дугового проміжкукрім парів, що утворюються при згоранні електрода, присутні краплірозплавленого і пари згорає в дузі електродного покриття. Якщо дуговазварювання за способом Бенардоса проводиться голим вугільним електродом, то призварюванні за способом Славянова на плавиться, металевий електрод звичайнонаноситься покриття, в залежності від складу та товщини шару, що наноситьсяможе бути іонізуючим або так званим якісним, тобтощо забезпечує отримання підвищеної якості наплавленого металу.
Іонізуючі покриття наносяться на електрод шаром, нещо переривають за товщиною 0,3-0,5 мм; до складу цих покриттів входятьзвичайно речовини, іонізуючі дугового проміжок, тобто сприяють сталому горіння дуги навіть при живленні її від джерелазмінного струму. Іонізуюче покриття ніякого захисту металу відповітря не здійснюється.
Якісні покриття наносяться на електрод шаром, що досягає потовщині 1,5 - 3 мм; до складу цих покриттів входить шлакоформуючі ігазоутворюючих речовини, що захищають рідку ванну і краплі електродногометалу від навколишнього повітря; речовини, що сприяють іонізації дуги, атакож деякі легуючі елементи, які покращують механічні властивостінаплавленого металу. За рахунок правильного підбору електродних покриттівзварний шов у багатьох випадках отримує механічні властивості більш високі,ніж основний зварюваний метал.
Зварювання вугільним електродом сталі, а також чавуну і кольорових металівпроводиться із застосуванням флюсу, що наноситься на присадочні стрижні і накромки зварювальних деталей.
Розрізняють зварювання струмом примою і зворотної полярності. Пряма полярність --це коли позитивний висновок джерела зварювального струму приєднаний дозварюваних виробам, а негативний - до Електродотримачі. При цьому вдугового розрядному проміжку виріб є анодом, а електрод - катодом.
У дузі діє механічні сили, спрямовані вздовж стовпа дуги
(дуття). Під дією цих сил в рідкому металі зварювальної ванни утворитьсялунка, так званий кратер. Наприкінці швів при затвердінні металу врезультаті його усадки також утворюється заглиблення, яке називаєтьсякінцевим кратером. Кінцевий кратер при необхідності або заварюють,повторно розплавляючи метал у цьому місці, або шов виходять на планку,яка видаляється після зварювання. При зварюванні шин з цієї ж мети шви виводятьсяв лунці вугільних брусків, формуючих стики шин з торців.
Різновиди зварювання.
Зварювання під шаром флюсу.
Прагнення підвищити продуктивність електродугового зварювання,поліпшити якість швів і одночасно полегшити працю зварників призвело достворення автоматичного і напівавтоматичного зварювання під шаром флюсу.
Сутність процесу автоматичного зварювання полягає в наступним:гола електродний дріт з котушки подається в зону дуги автоматичноїголовкою, яка рухається вздовж шва; попереду головки з бункера по трубі назварювані кромці подається флюс, що покриває поверхню металу в зонішва шаром товщиною 50 -60 мм. Електрична дуга горить під шаром флюсу встворюваному нею газом міхурі, оточеному середовищем розплавленого флюсу.
Завдяки деякого тиску флюсу на поверхню рідкої ванни впроцесі зварювання усувається розбризкування металу і виходить гарнеформування шва, навіть при дуже великих токах, що досягають 1000 - 200 А.
Розплавляється в процесі зварювання і потім застигаючю частина флюсу утворюєна поверхні шва жужільну кірку. Невикористана ж, тобтонерозплавленому, частина флюсу відсмоктується назад у бункер і потім повторновикористовується при зварюванні.
Велика концентрація теплоти при горінні потужної дуги під флюсомдозволяє проводити зварювання з невеликими скосами крайок; кут скоса кромокдля сталі зазвичай не перевищує 30 градусів. Остання обставинапризводить до меншої затрати електродного матеріалу і на краще використаннядуги. Завдяки великій силі струму, що застосовується при автоматичному зварюванніпід шаром флюсу, продуктивність зростає в десятки разів у порівнянні здугою ручного дугового зварювання.
Гарна захист розплавленого металу від навколишнього повітря, атакож легування металу шва (у разі зварювання сталі) містяться уфлюсу компонентами забезпечують досить високі механічні властивостізварних швів, виконаних автоматичним зварюванням.
Широке поширення набуло напівавтоматична, так званашланговий зварювання. Тонка (1,6 - 2 мм) електродний дріт подається придопомоги роликового механізму через шланг в Електродотримачі. Шлангвикористовується також для подачі стисненим повітрям в зоні зварювання флюсу, а такождля підведення зварювального струму до електротримачі. Необхідна апаратуразосереджена в апаратному скриньці.
Застосування флюсу дозволяє використовувати тонку електроднийдріт великій силі струму, що забезпечує глибоке поправлення металу
(до 12 мм) і високу продуктивність.
За допомогою шлангових напівавтоматів вельми зручно проводити зварюванняпрямолінійних, криволінійних швів, кутових та інших сполук.
У електромонтажної практиці зварювання під шаром флюсу використовуєтьсямайже виключно для з'єднання мідних шин.
Зварювання в середовищі захисних газів.
Різновидом дугового зварювання є електрозварювання у середовищізахисних газів (аргон, вуглекислий газ), що називається іноді газоелектричнихзварюванням, що не зовсім правильно відображає сутність процесу.
Дугова зварювання в середовищі захисних газів полягає в тому, щозварювальна ванна, кінець електрода і присадочного путка, певні ділянкишва і околошовной зони основного металу охороняються від окислення впроцесі зварювання за допомогою газу. Цей газ подається в зону зварювання черезсопло спеціального електротримачі - пальники.
В якості захисного газу при зварювання алюмінію і міді застосовуютьнейтральний газ аргон, не взаємодіє з металом, а при зварювання стали
- Вуглекислий газ, який не є нейтральною і в кокой - то міроювступає у взаємодію з металом.
аргонодугового зварювання виконують в плавиться, якійподається безперервно в зону зварювання спеціальним штовхає чи тягнепристроєм (напівавтоматична зварювання), а також не плавиться
(вольфрамовим) електродом. В останньому випадку присадочний матеріал вводитьсяв шов з прутка, занурюємося періодично зварювальну ванну. Для зварюваннявольфрамовим електрод закріплюють у спеціальному утримувачі всередині сопла,через яке до місця зварювання подається аргон.
Плазменная сварка.
Плазмову зварювання іноді називають зварюванням стислій дугою. Якщо звичайнийелектродугової розряд пропустити через вузьке сопло, "вдихаючи" і стискаючи йогопотоком інертного газу - аргону, то виникає так звана плазмоваструмінь, що має температуру, що доходить до 20000 градусів за Цельсієм.
Плазмова струмінь є іонізований газ, що складається зсуміші електронів, позитивних іонів та нейтральних частинок. Плазмаелектропровідних, але по відношенню до зовнішньої середовищі електрично нейтральна.
Пристрій для одержання плазмового струменя називається плазмової пальникомабо плазмотроном.
До переваг плазмового зварювання відносяться підвищенняпродуктивності, можливість виконувати з'єднання без оброблення крайок,економія присадочного матеріалу інертного газу, а також можливість відмовив ряді випадків (наприклад, при зварюванні міді) від додаткового розігрівання.
Електрошлакове зварювання.
Електрошлакове зварювання є неелектродуговим процесом.
Виділення теплоти, необхідної для розплавлення зварювальних кромок іприсадочного матеріалу, відбувається при проходженні струму через розплавленийшлак, в зазорі між крайками.
Електрошлакове зварювання є високопродуктивним, автоматизованимпроцесом значно полегшує працю зварювальників. Вона допускає виконанняз'єднань алюмінієвих шин будь-який товщею.
Контактна зварка.
Контактної називається зварювання із застосуванням тиску, при якійнагрів проводиться теплотою, що виділяється при проходженні електричногоструму через що перебувають у контакті що з'єднуються частини.
Розрізняє три способи електричної контактного зварювання: точкову,шовні та стикового. Стикова зварювання може виконуватися двома способами --опором і оплавленням.
Газове зварювання.
Газове зварювання поширена в техніці значно менше ніжелектрична. Вона застосовується для виготовлення тонкостінних сталевихконструкцій, при зварюванні чавуну, і кольорових металів і при наплавленні твердихсплавів. Газову зварювання доцільно застосовувати для випадків, колипотрібно поступовий нагрів і повільне охолодження.
При газовій зварюванні нагрів і розплавлення металу досягаютьсяполум'ям газозварювальних пальників в результаті спалювання в них горючих газів всередовищі кисню.
Термітне зварювання.
Джерелом теплоти при Термітне зварювання є порошковообразниесуміші металів з оксидами інших металів. При
Згорянні таких порошкоподібних сумішей відбувається обмінна реакція покисню з виділенням значної кол-ва теплоти. При цьому метал,що входить до складу, окислюється, а з оксиду відновлюється в чистому виглядіінший метал.
Таким чином, джерелом кисню в терми є оксид,а джерелом теплоти - пальним - метал, що входить до складу в чистому вигляді.
Холодна сварка.
Холодної зварюванням називаються з'єднання металів, що досягаєтьсяспільним пластичним деформуванням елементів, що з'єднуються. Практичноце здійснюється додатком тиску.
У простому випадку холодне зварювання здійснюється двомазустрічними циліндричними пуансоном, вдавлює в матеріал з'єднуютьсяпластин, складених разом. Ступінь деформації при цьому умовно вимірюєтьсяглибиною вдавлення пуансонів у відсотках від товщини деформуєтьсяпластини.
Висловлювання К.К. Хренова.
К.К. Хренов відзначає, що "при аргонодугового зварюванні плавитьсяпри щільності струму понад 100 А/мм ^ 2 змінюється характер переносу металу зелектрода в шов. При щільності струму, менших вказаного значення, перенесенняметалу відбувається рідкісними великими краплями; при великих же щільностяхметал стікає з електрода частими дрібними краплями, що утворюють як бибезперервну струмінь. При цьому спостерігаються більш глибоке проплавлення металуі більше щільні шви, об'ясняетсяето зусиллям електродинамічного діїдуги на зварювальну ванну (тиском), яка зростає приблизнопропорційно току.
Значне збільшення щільності струму при аргонодугового зварюванніплавиться з ряду причин неможливо. Завдання використанняпереваг, пов'язаних із збільшенням щільності струму, успішно вирішуєтьсяімпульсивно - дугового зварювання, ... завдяки їй з'являється можливістькерувати процесом скидання крапель металу, регулюючи величинуімпульсу, збільшується продуктивність зварювання, зростає стійкістьдуги і, що особливо важливо для монтажної практики, спрощується зварювання встельовому і вертикальному положеннях і поліпшується формування шва.
