Зварювання — це процес одержання нероз'ємного з'єднання шляхом встановлення міжатомних зв'язків між зварюваними час­тинами при їх місцевому або загальному нагріванні, пластичною де­формацією або їх спільною дією.

Зварювальний процес може реалізовуватися по декількох класифікаціях способів зварювання :

  • Методом плавлення-ця певна кількість технологій зварювальних робіт, які здійснюються способом плавлення металів, завдяки чому вони щільно з’єднуються між собою.
  • Способом тиску реалізується за рахунок деформації металевих поверхонь і їх атомному з’єднанню. В результаті якість залежить від багатьох аспектів: матеріал зварюваних деталей і якість їх підготовки, рівень тиску, здатність металу до деформації.
  • Пайка-це певна технологія для створення нероз’ємного з’єднання між двома деталями, методом вплавлення між ними додаткового матеріалу (припою), який має набагато меншу температуру плавлення, ніж деталі, необхідні спайки.

  Залежно від виду енергії зварювання поділяють на три класи: термічний, термомеханічний та механічний.

   До термічного класу належать види зварювання за допомогою плавлення, в яких для розплавлення металу використовують тепло­ву енергію:

—дугове зварювання — нагрівання здійснюється електричною дугою;

—плазмове зварювання — нагрівання здійснюється стиснутою дугою;

—газове зварювання — нагрівання здійснюється полум'ям газів;

—електрошлакове зварювання — для нагрівання використо­вують тепло, яке виділяється при проходженні електричного струму через розплавлений електропровідний шлак;

—електронно-променеве зварювання — для нагрівання ви­користовують тепло електричного променя, яке виділяється за рахунок бомбардування зони зварювання направленим потоком електронів;

—лазерне зварювання — розплавлення здійснюється енергією світлового променя, одержаного від оптичного квантового генера­тора;

—термітне зварювання — використовується тепло, утворене в результаті спалювання термітного порошку, який складається з суміші алюмінію та оксиду заліза.

   До термомеханічного класу належать види зварювання, в яких використовується теплова енергія й тиск:

—контактне зварювання — із використанням тиску та нагрівання при проходженні електричного струму через контактні поверхні;

—дифузійне зварювання проходить через взаємну дифузію атомів контактних поверхонь при тривалому впливі підвищеної температури і незначній пластичній деформації;

—пресове зварювання — нагрівання здійснюється полум'ям газів (газопресове зварювання), дугою (дугопресове зварювання), електрошлаковим процесом (шлакопресове зварювання), індукцій­ним нагріванням (індукційно-пресове зварювання), термітом (термітно-пресове зварювання).

   До механічного класу належить зварювання, яке виконується з використанням механічної енергії й тиску:

—ультразвукове зварювання — тиск створюється ультразву­ковими коливаннями;

—холодне зварювання — використовується тиск при значній пластичній деформації без нагрівання;

—зварювання вибухом відбувається в результаті викликаного вибухом удару швидко рухомих частин;

—зварювання тертям відбувається в результаті стискання і нагрівання зварюваних деталей за рахунок тертя при їх обертанні;

—імпульсно-магнітне зварювання — тиск електрода підси­люється імпульсним магнітним полем, завдяки чому подача елект­рода в період стискання прискорюється настільки, що набирає Ударного характеру.

  Процеси дугового зварювання називаються механізованими у випадку, коли за допомогою різних приводів і механізмів (елект­ричних, пневматичних, гідравлічних та ін.) виконуються основні зварювальні операції, наприклад, подача електродного дроту в зону зварювання, підвід електричного струму, подача захисного газу, переміщення зварювальної дуги вздовж шва, подача флюсу тощо. Із механізованих способів зварювання плавленням широко використовуються автоматичне і напівавтоматичне зварювання під флюсом, у захисних газах, електрозаклепками, електрошла­кове та ін.

  Зварюванням називають технологічний процес утворення нероз’ємних з’єднань металевих виробів, що здійснюється при використанні міжмолекулярних і міжатомних сил зчеплення. Для виникнення цих зв'язків зварювані поверхні необхідно наблизити до відстані відповідної атомному радіусу. Це можливо лише за умови усунення причин (мікронерівності, оксидні та органічні плівки, адсорбовані гази), що заважають зближенню, і надання атомам певної енергії (енергії активації). Енергія ця може передаватися у вигляді теплоти (термічна активація) та пружно-пластичної деформації (механічна активація).

  Відповідно до цього всі способи зварювання поділяють не а дві основні групи: зварювання плавленням, зварювання тиском (пластичним деформуванням).

  При зварюванні плавленням по кромках, що з'єднуються, розплавляють або тільки основний метал, або основний і додатковий (електродна й або присадний). Для розплавлення основного і присадного металів необхідно, щоб температура становила понад 2500 С.

   Основна особливість зварювання плавленням полягає в утворенні зварювальної ванни, в якій формується сполучний шов, коли метал кристаллизуется. У різних промисловостях цей спосіб вважається самим поширеним і популярним. Його технологія полягає в нагріванні країв сполучних деталей, які при охолодженні стають одним цілим. Основна умова такого зварювання - це висока потужність апарату, оскільки необхідно забезпечити високий рівень нагрівання. Вся річ у тому, що не уся енергія спрямовується на сплав. Частина її випромінюється в довкілля, а ще частина витрачається на нагрівання холодного виробу, перш ніж воно почне плавитися.

  Серед усіх джерел, які можуть використовуватися для нагрівання при термічній обробці, найнадійнішим і якіснішим вважається електронний промінь. Але, незважаючи на це, найчастіше використовується метод електричного дугового зварювання з використанням електроду. Це пов’язано з тим, що для використання променя потрібне спеціальне устаткування, приміщення і навчений персонал, а варити електродом може навчитися кожен охочий.

Основні методи:

  • Метод електродуги для реалізації вимагає електричну дугу, яка утворюється між робочим матеріалом і електродом, вживаний для цього типу металообробки. Вона може бути виконана в трьох різних способах:
  • ручна, де електрод тримає майстер і повністю контролює процес зварювання виробів;
  • напівавтоматична, при якій дріт подається за допомогою спеціального механізму, вбудованого в апарат;
  • механічне зварювання або автоматична, яка виконується повноцінно зварювальною машиною.
  • Електрошлакова обробка відбувається за рахунок теплової енергії, що виділяється агрегатом. При цьому утворюється ванна плавлення, в якій метал захищається від окислення із зовнішнього середовища газами. Така методика не вимагає дуги, оскільки тепло виходить від зварювального струму, що проходить через дротяний шлак;
  • Електроннопроменевий тип виконується в спеціальних камерах, де тепло виділяється за рахунок бомбардування зони зварювання електронним потоком, що придбаває високі швидкості у високовольтній установці, що має потужність до50 кВт. Анодом є виріб, підмет зварюванню, а катодом-спіраль або вольфрамовий волосок, нагрітий до температури2300 С.
  • Газовий сплав відбувається за допомогою високої температури, яка утворюється за рахунок горіння газового середовища в апараті;
  • Імпульсно-дуговий метод полягає в тому, що зварювальний струм не зберігає постійну величину, а поступає в чергову зварювальну дугу певними короткочасними імпульсами.
  • Лазерна методика заснована на використанні фотоелектронної енергії. При великому посиленні світловий промінь здатний плавити залізо. Для його освіти використовують спеціальні пристрої-лазери.
  • Плазмовий спосіб термосваривания матеріалів. Плавлення металів здійснюється плазмено-дуговим струменем, що має температуру вище за десять тисяч градусів.

   Основні види зварювання способом плавлення часто застосовуються в промислових і домашніх умовах.

  Розрізнюють електричне і хімічне зварювання плавленням. При електричному зварюванні плавленням джерелом енергії є електричний струм. Таке зварювання поділяють на дугове, електрошлакове, електронно-променеве, плазмове, лазерне тощо.

   Залежно від рівня механізації зварювання може бути ручним, автоматичним, напівавтоматичнім.

  При зварюванні тиском у процесі пластичної деформації в поверхневих контактуючих шарах вирівнюються мікронерівності, руйнується адсорбований шар і збільшується кількість активних центрів взаємодії.

  Зварювання тиском знайома здавна. Ще ковалі використали такий метод, коли нагрівали на вогнищі дві частини деталі до білого каління і за допомогою сильного удару сполучали їх в одне ціле. Такий метод використовується і у сучасному світі, наприклад в радіоелектроніці, тому що зварені деталі не мають залишкового заряду, який може завадити при роботі техніки.

Усі види зварювання тиском розглянемо далі:

  • ультразвуковий спосіб здійснюється за рахунок перетворення за допомогою спеціального перетворювача ультразвукових коливань в механічні частоти і застосування невеликого здавлюючого зусилля;
  • термітний процес зварювання полягає в тому, що робочі вироби закладаються у вогнетривку форму, а у встановлений згори тигель засипається спеціальний терміт-порошок з алюмінію і окислу заліза. При його горінні окисел заліза відновлюється, а рідкий метал, що утворюється при цьому, при заповненні форми оплавляє і сполучає кромки зварюваних виробів.
  • зварювання тертям здійснюється за рахунок сили тертя. Вона з’являється в результаті обертання однієї з частин виробу, який піддається зчепленню;
  • контактний спосіб відбувається таким чином: місце зварювання розігрівається або розплавляється теплом, утвореним при проходженні електричного струму через контактируемые місця виробів.
  • холодне зварювання засноване на здатності металу утворювати загальні кристали при значному тиску;
  • газопресовою метод здійснюється нагріванням кінців стержнів або труб по усьому периметру кола багатополум’яними пальниками до пластичного стану або плавлення з їх подальшим стискуванням;
  • зварювання струмами високої частоти. Цей спосіб зчеплення залізних елементів заснований на розігріванні струмами високої частоти кінців стыкуемых стержнів або труб до пластичного стану з подальшим додатком осьових зусиль для отримання нероз’ємного з’єднання.

  Внаслідок цього між атомами поверхонь утворюється металевий зв'язок. Зварювання тиском здійснюють з попереднім нагріванням (контактне, індукційне, дифузійне) або без нього (холодне, ультразвукове, вибухом, тертям).

  Найпоширенішим способом зварювання є дугове, джерело енергії якого - зварювальна дуга. Зварювальною дугою називають стаціонарний електричний розряд у газопаровій атмосфері між електродами, що перебувають під напругою. Відстань між електродами називають областю дугового розряду, або довжиною дуги (приблизно дорівнює діаметрові електрода). Запалювання дуги при зварюванні починається з короткого замикання електрода з виробом або з високочастотного електричного розряду (в разі використання неплавких електродів).

  Зварювальна дуга як концентроване джерело енергії забезпечує температуру стовпа дуги 6000...7000°С і температуру катодної і анодної плям, відповідно, 2400...2600°С. У рівноважному стані залежність між напруженням і струмом виявляє статична вольт-амперна характеристика дуги, що складається з трьох ділянок: спадаючої, жорсткої й такої, що зростає. Найчастіше використовують ділянку дуги з жорсткою характеристикою.

  Зварювальну дугу можна живити постійним струмом (від генераторів і випрямовуючих установок) або змінним (від зварювальних апаратів чи трансформаторів). При зварюванні напруження на дузі має бути мінімальним. Тому потужність дуги регулюють зміною сили струму, керуючи вольт-амперною характеристикою.

  Джерела зварювального струму мають відповідати таким вимогам: легке запалювання дуги і безпечність роботи (напруження холостого ходу має бути не більше 60...80 В); стабільне горіння дуги за заданим режимом; варіювання (регулювання) сили струму; обмеження струму при короткому замиканні зварювальної мережі (струм короткого замикання має не перевищувати робочий струм більше ніж у 1,5 рази).

  Для виконання цих вимог найчастіше використовують джерело перемінного або постійного струму з напругою холостого ходу 60...80 В зіспадною вольт-амперною характеристикою регульованої крутизни.

Остання зміна: субота 28 січня 2023 21:29 PM