ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

атомно-молекулярных связей между частицами сопрягаемых деталей после расплавления, местной пластической

деформации и диффузии атомов.
Сварные конструкции обладают многими преимуществами по сравнению с клепаными и болтовыми. Сварка уменьшает на 10-20% массу конструкций, сокращает трудоемкость и сроки изготовления. При сварке образуются плотные швы, обеспечивающие герметичность резервуаров, котлов, цистерн, вагонов, трубопроводов, корпусов автомобилей, тракторов, судов и пр. Сварка позволяет соединять элементы, имеющие различную толщину и упростить технологию изготовления сложных узлов и конструкций.
В зависимости от метода активации образование связей может происходить в твердой или в жидкой фазах. В соответствии с этим все способы сварки делят на две основные группы:
сварка пластическим деформированием (давлением);
сварка плавлением.

горящая между свариваемым (основным) металлом и одним или двумя электродами.

Стержень электрода плавится и расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую или газошлаковую защиту дуги и сварочной ванны, которая изолирует их от воздуха. По мере движения дуги металл сварочной ванны затвердевает и образуется сварочный шов. Жидкий шлак по мере остывания образует на поверхности шва шлаковую корку.
Зажигание дуги начинается с короткого замыкания электрода с изделием.
Электрическая дуга – это ионизированный воздух под действием напряжения.

(Lс) и анодной области (Lа). Длина катодной области ~ 10-5,

анодной ~ 10-3 - 10-4 см.
Общее напряжение дуги:
U = Uк.а + Ес L, где Uк.а = Uк + Ua - общее падение напряжения в катодной (Uk) и анодной (Ua) областях, Ес - напряженность поля в столбе дуги длиной L.
Основными параметрами режима ручной дуговой сварки яв­ляются напряжение U и сварочный ток Iс. Диаметр dэ электрода выбирают в зависимости от толщины h свариваемого металла.
d, мм 1,5-2,5 3 3-4 4-5 > 5
h, мм 1-2 3 4-5 6-12 > 13
Устойчивость дуги зависит от многих причин, основными из которых являются:
род и полярность тока;
состав и покрытие электродов;
длина дуги.

характеристики источника питания и статической (2) характеристике дуги.
На капли расплавленного

электродного металла при прохождении их через дуговой промежуток действуют:
сила тяжести;
силы поверхностного натяжения;
силы электромагнитного поля;
силы внутреннего давления газов.

и электродом, косвенного действия – дуга, горящая между двумя электродами.

Ремонт чугунных изделий производят дугой обратной полярности графитовым электродом. Для увеличения мощности сварки металла средней толщины применяют два электрода с косвенной дугой. Для сварки металла большой толщины применяют трехфазную дугу.

- угловые; г - тавровые.

Источники питания постоянного тока подразделяются на две

основные группы:
1. Сварочные преобразователи вращающегося типа - сварочные генераторы.
2. Сварочные выпрямительные установки - сварочные выпрямители.
Источники питания переменного тока
– сварочный трансформатор типа СТЭ, ТД, ТДФ…

содержанием вредных примесей (S, Р и др.). Стержни длиной D=350÷450

мм покрывают особым покрытием (обмазкой). Выпускается 77 марок стальной сварной проволоки диаметром d=0,3÷12 мм: Св-08; Св-08А; Св-18ХМА; Св-08Х18Н9Т и др.
Функции обмазки электрода:
– защита сварочной ванны и дугового промежутка от газов окружающей среды (кислород, азот) через шлак;
– обеспечение протекания металлургических процессов: раскисление (Mn, Si, Al), легирование (Mn, Si, Cr, Mo и т.п.);
– обеспечение стабильного существования дуги путем понижения потенциала ионизации дугового промежутка (вводится плавиковый шпат CaF2);
– формирование сварного шва. Теплопроводность шлака ускоряет формирование шва.
В состав обмазки электрода входят газообразующие вещества (органические и карбонаты, крахмал, целлюлоза, мрамор, магнезит), шлакообразующие вещества марганцевая руда, рутил (TiО2), плавиковый шпат (CaF2), СаСО3 и др.; раскислители ферромарганец, ферросилиций, алюминий и др.; легирующие элементы, связующие вещества жидкое стекло и др. Эту массу наносят окунанием, либо прессовкой на стержень электрода, затем электроды просушивают и прокаливают.

автоматическое зажигание дуги, поддерживается стабильный режим ее горения, а подача

электродной проволоки в сварочную ванну и перемещение электрода по изделию механизированы.
Сварочная дуга горит между свариваемым электродом и голой проволокой под слоем флюса, поступающим из бункера; флюс защищает дугу и сварочную ванну от атмосферного влияния, обеспечивает равномерную структуру шва и предотвращает разбрызгивание металла при сварке. При этом скорость сварки увеличивается в 10-15 раз.
Схема сварки под флюсом (стрелкой показано направление сварки): 1-свариваемый металл, 2- электродная проволока, 3-флюс, 4-сварочный шов, 5-шлаковая корка

4 металлов осуществляется за счет теплоты, выделяемой при прохождении электрического

тока через расплавленный флюс 1. Образовавшаяся ванна жидкого металла 5 формируется специальными медными кристаллизаторами 3, которые перемещаются по мере кристаллизации сварочной ванны. Флюс обеспечивает устойчивость процесса горения, рафинирование расплавленного металла и защищает его от окисления воздухом.
Электрошлаковую сварку проводят одним или несколькими электродами. Ее применяют для выполнения прямых или кольцевых швов при толщине металла до 500мм.

скорость нагрева металла и большая зона теплового воздействия (зона термического

влияния) на металл. При газовой сварке концентрация тепла меньше, а коробление свариваемых деталей больше.
Ацетилен наиболее широко применяется для газовой сварки и резки, так как дает высокую температуру пламени при сгорании в смеси с кислородом (около 3150оС).
Технический ацетилен получают из карбида кальция путем разложения последнего водой:
1. Получение карбида кальция (СаС2) – сплавление известняка и кокса в дуговых электропечах.
2. Получение ацетилена:
СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2 + Q

карбида кальция при воздействии на него водой.
Схема инжекторной ацетиленовой

горелки:

справа налево, а присадочную проволоку передвигают впереди пламени;
б –

правый - горелку ведут слева направо, присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой.

поверхности соединяемых материалов достигаются в результате совместной упруго-пластической деформации. Сварку

давлением проводят либо без нагрева, либо нагревом до температуры текучести, либо взрывом, ультразвуком, трением и пр.

из которых являются точечная, шовная и стыковая.
Сущность точечной сварки заключается

в следующем. Если через два листа стали (рис. 1, а), уложенные внахлестку, и через сжимающие их два конусообразных медных электрода пропустить электрический ток большой силы, то стальные листы в точке прохождения электрического тока разогреются.

Рис. 1. Схема контактной сварки: а — точечной, б — роликовой; 1 — электроды, 2 — свариваемый материал

которая является разновидностью точечной. Листы стали зажимают между электродами (рис.

1, б), которые имеют вид дисков. Верхнему диску сообщается прерывистое движение, нижний поворачивается свободно. Сварка происходит с небольшими интервалами, так как ток пропускается только в момент движения электродов. Под действием электрического тока стальные листы между электродами нагреваются, размягчаются и свариваются. В следующий момент ток автоматически выключается для охлаждения шва и одновременно останавливается электрод. Затем цикл повторяется и таким образом получается непрерывный сварной шов.

всей плоскости их касания под воздействием нагрева и сжимающего усилия.

Детали одинакового или близкого по размерам сечения закрепляют в электродах-губках машины, к которым подводят ток. При нагреве и пластической деформации металла в зоне стыка часть элементарных частиц - зерен металла разрушается с одновременным образованием новых (общих для обеих деталей) зерен. Кроме того, обязательным условием получения надежного соединения является удаление пленки окислов на торцах деталей или ее разрушение.