Реферат: Дуговая сварка

1.Отрытие  дуговой сварки.

2. Что  такое   дуга.

3. Распространение дуговой  сварки.

4.Зависимости  от способа  дуговой  сварки.

5.Разновидности   сварки.

6.Высказывание К.К.Хренова.

   Открытиедуговой сварки.

 Замечательный русскийизобретатель Н.Г.Славянов был  по образованию инженером, металлургом.

  Последняячетверть прошлого века явилась периодом становления электротехники-науки опроцессах, связанных с практическим применением электрических явлений.30-летний руководитель орудийных и механических производств на одном изкрупнейших в России пушечных заводов в Перми, Н.Г.Славянов увидел вэлектротехнике будущее металлургии, обработки металлов. Он глубоко изучил этуобласть науки.

  Через шесть лет после открытия Н.Н.Бенардосом дуговой сварки, в 1888 году Н.Г.Славянов творчески развил эту идею, разработави применив сварку металлическим электродом. Впервые в мире этот способ былвнедрен Славяновым на Пермском  заводе.

Он сконструировал иопробовал автоматическое приспособление для регулировки длины дуги. Это былпрообраз современных сварочных аппаратов. Изобретение обессмертило его имя иимеет огромное значение и по сей день.

  Так Славяновым быланаписана одна из страниц истории важнейшей области техники – дуговой сваркиметаллов, находящей самое широкое применение в современной промышленности истроительстве.

                Чтотакое дуга.                       

        Дуга представляет собой электрический разрядв газе между электродами, к которым подведено напряжение источника тока. Ток вдуге обусловлен так называемыми свободными электронами и положительными иотрицательными заряженными частицами вещества – ионами. Процесс образованияэтих частиц называется ионизацией. В средней части дуги расположен столб дуги,ярко светящейся и имеющей температуру около 6000 градусов по Цельсию. Столбзаканчивается на электродах катодным и анодным  пятнами, через которые проходитвесь ток дуги. Плотность тока на пятнах весьма велика, благодаря чему в этихзонах происходит интенсивное нагревание до температуры испарения материалаэлектродов. Столб дуги окружает пламя – раскалённые пары и газы, температуракоторых резко падает по мере удаления от столба. Дугу перемещают при сварке вручную или механически вдоль кромок соединяемых деталей, благодаря чемудостигается  непрерывное плавление их и образование соединения – сварного шва.Глубиной проплавления называется наибольшая глубина расплавления основногометалла в сечении шва.

           Распространение дуговой сварки.

        Особенно широкое распространение получила дуговая сварка Н.Г.Славянова.Сущность этого способа заключается в том, что электрическая дуга возбуждаетсямежду свариваемой деталью и металлическим электродом, который плавится впроцессе горения дуги и заполняет тем самым сварной шов. Одновременно плавятсякорки свариваемых деталей. Такой процесс называется сваркой металлическимэлектродом.

    Зависимостиот способа дуговой сварки.

        Взависимости от способа дуговой сварки, т.е. от материала применяемогоэлектрода, свойства электрической дуги меняются. Так, при горении дуги междусвариваемым металлическим изделием и угольным электродом дуги имеет большуюдлину и несколько иную форму чем дуга, горящая между изделием и металлическимэлектродом. В последнем случае явления, происходящие в дуге, значительносложнее, так как в дуговом промежутке помимо паров, образуемых при сгоранииэлектрода, присутствуют капли расплавленного и пары сгорающего в дугеэлектродного покрытия. Если дуговая сварка по способу Бенардоса производитсяголым угольным электродом, то при сварке по способу Славянова на плавящийсяметаллический электрод обычно наносится покрытие, в зависимости от состава итолщины наносимого слоя может быть ионизирующим либо так называемымкачественным, т.е. обеспечивающим получение повышенного качества наплавленногометалла.

       Ионизирующие  покрытия  наносятся  на  электрод  слоем,  не  прерывающим  потолщине  0,3-0,5  мм;  в  состав  этих  покрытий  входят  обычно  вещества,  ионизирующие дуговой  промежуток,  т.е.  способствующие  устойчивому  горению  дуги  даже при  питании  её  от  источника  переменного  тока.  Ионизирующее  покрытиеникакой защиты металла от воздуха не осуществляется.

       Качественные покрытия наносятся на электрод слоем, достигающим по толщине 1,5 –3 мм; в состав этих покрытий входит шлакообразующие и газообразующие вещества,защищающие жидкую ванну и капли электродного металла от окружающего воздуха;вещества, способствующие ионизации дуги, а также некоторые легирующие элементы,улучшающие механические свойства наплавленного металла. За счет правильногоподбора электродных покрытий сварной шов во многих случаях получаетмеханические свойства более высокие, чем основной свариваемый металл.

        Сваркаугольным электродом стали, а также чугуна и цветных металлов производится сприменением флюса, наносимого на присадочные стержни и на  кромки свариваемыхдеталей.

Различаютсварку током примой и обратной полярности. Прямая полярность – это когда положительныйвывод источника сварочного тока присоединён к свариваемым изделиям, аотрицательный – к электрододержателю. При этом в дуговом разрядном промежуткеизделие являются анодом, а электрод – катодом.

        В дугедействует механические силы, направленные вдоль столба дуги (дутье). Поддействием этих сил в жидком металле сварочной ванны образуется лунка, такназываемый кратер. В конце швов при затвердевании металла в результате егоусадки также образуется углубление, которое называется конечным кратером.Конечный кратер при необходимости либо заваривают, повторно расплавляя металл вэтом месте, либо шов выходят на  планку, которая удаляется после сварки. Присварке шин с этой же цели швы выводятся в лунке угольных брусков, формующихстыки шин с торцов.

              Разновидности    сварки.

    Сваркапод слоем флюса.

       Стремление повысить производительность электродуговой сварки, улучшить качествошвов и одновременно облегчить труд сварщиков привело к созданию автоматической иполуавтоматической сварки под слоем флюса.

       Сущность процесса автоматической сварки заключается в следующим: голаяэлектродная проволока с катушки подаётся в зону дуги автоматической головкой,двигающейся вдоль шва; впереди головки из бункера по трубе на свариваемыекромке подаётся флюс, покрывающий поверхность металла в зоне шва слоем толщиной50 –60 мм. Электрическая дуга горит под слоем флюса в создаваемом ею газом пузыре, окруженном средой расплавленного флюса.

       Благодаря некоторому давлению флюса на поверхность жидкой ванны в процессесварки устраняется  разбрызгивание металла и получается хорошее формированиешва, даже при очень больших токах, достигающих 1000 – 200 А. Расплавляемая впроцессе сварки и затем затвердевающая часть флюса образует на поверхности швашлаковую корку. Неиспользованная же, т.е. нерасплавленная, часть флюсаотсасывается обратно в бункер и затем повторно используется при сварке.

       Большая концентрация теплоты при горении  мощной дуги под флюсом позволяет производитьсварку с небольшими скосами кромок; угол скоса кромок для стали обычно непревышает 30 градусов. Последнее обстоятельство приводит к меньшей затратеэлектродного материала и к лучшему использованию дуги. Благодаря большой силетока, применяемого при автоматической сварке под слоем флюса,производительность возрастает в десятки раз по сравнению с ручной дугой дуговойсваркой.

       Хорошая защита расплавленного металла от окружающего воздуха, а такжелегирование металла шва (в случае сварки стали) содержащимися во флюсекомпонентами обеспечивают весьма высокие механические свойства сварных швов,выполненных автоматической сваркой.

       Широкое распространение получило полуавтоматическая, так называемая шланговаясварка. Тонкая (1,6 – 2 мм) электродная проволока подается при помощироликового механизма через шланг  в электрододержатель. Шланг используетсятакже для подачи сжатым воздухом в зоне сварки флюса, а также для подведениясварочного тока к электродержателю. Необходимая аппаратура сосредоточена ваппаратном ящике.

       Применение флюса позволяет использовать тонкую электродную проволоку большойсиле тока, что обеспечивает глубокое поправление металла  (до 12 мм) и высокуюпроизводительность.

При помощишланговых полуавтоматов весьма удобно производить сварку прямолинейных,криволинейных швов, угловых и других соединений.

        Вэлектромонтажной практике сварка под слоем флюса используется почтиисключительно для соединения медных шин.

 Сварка всреде защитных газов.

       Разновидностью дуговой сварки является электросварка в среде защитных газов(аргон, углекислый газ), называемое иногда газоэлектрической сваркой, что несовсем правильно отражает сущность процесса.

       Дуговая сварка в среде защитных газов заключается в том, что сварочная ванна,конец электрода и присадочного путка, определенные участки шва и околошовнойзоны основного металла предохраняются от окисления в процессе сварки при помощигаза. Этот газ подается в зону сварки через сопло специального электродержателя– горелки.

        Вкачестве защитного газа при сварки алюминия и меди применяют нейтральный газаргон, не взаимодействующий с металлом, а при сварки стали – углекислый газ,который не является нейтральным и в кокой – то мере вступает во взаимодействие сметаллом.

       Аргонодуговую сварку выполняют в плавящемся электродом, которой подаетсянепрерывно в зону сварки специальным толкающим или тянущим устройством(полуавтоматическая сварка), а также  неплавящимся (вольфрамовым) электродом. Впоследнем случае присадочный материал вводится в шов из прутка, погружаемогопериодически сварочную ванну. Для сварки вольфрамовым электрод закрепляют вспециальном держателе внутри сопла, через которое к месту сварки подаетсяаргон.

Плазменная сварка.

       Плазменнуюсварку иногда называют сваркой сжатой дугой. Если обычный электродуговой разрядпропустить через узкое сопло,  “вдувая” и сжимая его потоком инертного газа –аргона, то возникает так называемая плазменная струя, имеющая температуру,доходящую до 20000  градусов по Цельсию.

      Плазменная струя представляет собой ионизированный газ, состоящий из смесиэлектронов, положительных ионов и нейтральных частиц. Плазма электропроводна,но по  отношению ко внешней среде электрически нейтральна. Устройство для полученияплазменной струи называется плазменной горелкой или плазмотроном.

        Кпреимуществам плазменной сварки относятся повышения производительности,возможность выполнять соединения без разделки кромок, экономия присадочногоматериала инертного газа, а также возможность отказа в ряде случаев (например,при сварке меди ) от дополнительного разогрева.

Электрошлаковая сварка.

      Электрошлаковая сварка является неэлектродуговым процессом. Выделение теплоты,необходимой для расплавления свариваемых кромок и присадочного материала,происходит при прохождении тока через расплавленный шлак, в зазоре междукромками.

Электрошлаковаясварка является высокопроизводительным, автоматизированным процессомзначительно облегчающем труд сварщиков. Она допускает выполнение соединенийалюминиевых шин любой толщены.

Контактная сварка.

     Контактной называется сварка с применением давления, при которой нагревпроизводится теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока черезнаходящиеся в контакте соединяемые части.

     Различает три способа электрической контактной сварки: точечную, шовную истыковую. Стыковая сварка может выполнятся двумя способами – сопротивлением иоплавлением.

Газовая сварка.

       Газоваясварка распространена в технике значительно меньше чем электрическая. Онаприменяется для изготовления тонкостенных стальных конструкций, при сваркечугуна, и цветных металлов и при наплавке твердых сплавов. Газовую сваркуцелесообразно применять для случаев, когда требуется постепенный нагрев имедленное охлаждение.

       Пригазовой сварке нагрев и расплавление  металла достигаются пламенемгазосварочных горелок в результате сжигания в них горючих газов в средекислорода.

Термитная сварка.

      Источником теплоты при термитной сварке являются порошковообразные смесиметаллов с окислами других металлов. При

Сгорании такихпорошкообразных смесей происходит обменная реакция по кислороду с выделениемзначительного кол-ва  теплоты. При этом металл, входящий в смесь, окисляется, аиз окисла восстанавливается в чистом виде другой металл.

         Такимобразом, источником кислорода в термите является окисел,

а источникомтеплоты – горючим – металл, входящий в смесь в чистом виде.

Холодная сварка.

        Холодной сваркой называются соединение металлов, достигаемое совместнымпластическим деформированием соединяемых элементов. Практически этоосуществляется приложением давления.

          Впростейшем случае холодная сварка осуществляется двумя встречнымицилиндрическими пуансонами, вдавливаемыми в материал соединяемых пластин,сложенных вместе. Степень деформации при этом условно измеряется глубинойвдавливания пуансонов в процентах от толщины  деформируемой пластины.

ВысказываниеК.К. Хренова.

К.К. Хреновотмечает, что “при аргонодуговой сварке плавящимся электродом при плотностяхтока более 100 А/мм^2 меняется характер переноса металла с электрода в шов. Приплотностях тока, меньших указанного значения, перенос металла происходитредкими крупными каплями; при больших же плотностях металл стекает с электродачастыми мелкими каплями, образующими как бы непрерывную струю. При этомнаблюдаются более глубокое проплавление металла и более плотные швы,объясняетсяэто усилием электродинамического действия дуги на сварочную ванну(давлением), которая растет приблизительно пропорционально току.

     Значительное увеличение плотности тока при аргонодуговой сварке плавящимсяэлектродом по ряду причин невозможно. Задачи использования преимуществ,связанных с увеличением плотности тока, успешно решается импульсивно – дуговойсваркой, … благодаря ей появляется возможность управлять процессом сбрасываниякапель металла, регулируя величину импульса, увеличивается производительностьсварки, возрастает устойчивость дуги и, что особенно важно для монтажнойпрактики, упрощается сварка в потолочном и вертикальном положениях и улучшаетсяформирование шва.