Классификация сварочных процессов

Сварка металлов

Сварка - это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

Все известные виды сварки классифицируются по физическим, техническим и технологическим признакам.

Электродуговая сваркаосуществляется с помощью трансформа­торов переменного тока или электросварочных генераторов постоянно­го тока. Сварка проводится с помощью электродов.

Газовая сваркаосуществляется с помощью ацетиленовых генера­торов, в которых горючим газом служит ацетилен, получаемый в гене­раторе из карбида кальция.

В последнее время разработаны горелки для сваривания с помо­щью пропан-бутана.

При газовой сварке используется сварочная проволока.

Пайка и припои

Пайкойназывается процесс соединения металлических частей с помощью расплавленных металлов и сплавов, которые называются припоями.

Припои бывают мягкие и твердые.

Мягкие припоисостоят из олова, свинца, небольшого количества сурьмы и других примесей (медь, висмут и пр.).

Мягкие припои плавятся при температуре до 300°С. Их используют для получения соединений, которые требуют высокой герметичности, но они имеют небольшую прочность.

Граница прочности мягких припоев при растягивании составляет 5-7кгс/мм². Марки мягких припоев: ПОС-90; ПОС-40; ПОС-30; ПОС-18; ПОС-4ч6.

Буквы ПОС означают, что припой оловянисто-свинцовый, цифры после букв указывают на процентное содержание олова в сплаве.

Твердые припои— это тугоплавкие сплавы на основе меди, серебра и прочих металлов.

Твердые припои имеют температуру плавления 650-900°С и высокую механическую прочность. Граница прочности при растягивании 20-40 кгс/мм².

Марки твердых припоев: ПМЦ-36, ПМЦ-48; ПМЦ-54; ПСр-25; ПСр-45; ПСр-70.

Флюсы— называются вещества, применяемые в процессе пайки для удаления окисной пленки с поверхности металлов и защиты их от окисления.

Мягкие флюсы — хлористый цинк, канифоль, нашатырь.

Твердые флюсы — порошкообразная бура.

а) Флюсы на основе соединений бора применяются при пайке всех черных и цветных металлов.

б) Флюсы на основе фтористых соединений, применяются при пайке тех металлов и сплавов, для которых боридные флюсы недостаточно активны и вследствие этого не обеспечивают удаление окисной пленки в процессе пайки.

в) Флюсы на основе хлористых соединений бора применяются главным образом при пайке алюминиевых и магниевых сплавов.

г) Флюсы на основе канифоли и др. органических соединений применяются только для низкотемпературной пайки меди и некоторых сплавов на ее основе.

Сварка классифицируется по:

Видам

Способам

Методам сварки

Вид сварки – объединяет группу сварочных процессов, в которых используется один и тот же источник теплоты для нагрева и расплавления металла. Так, например, в группе сварки давлением различают следующие виды сварки – электрическую контактную (сопротивлением), газопрессовую, кузнечную и т.д. В группе сварки плавлением – газовую, электродуговую, шлаковую и др.

Классификация способов сварки.

Существующие сварочные процессы иногда классифицируют также по видам используемой энергии. По виду энергии, применяемой при сварке, все способы сварки можно разделить на четыре группы

Энергетическая классификация процессов сварки

К электрической условно можно отнести сварку ультразвуком и лазерную, при которых электрическая энергия через специальные устройства преобразуется в тепловую, используемую для нагрева металла при сварке.

При плазменной сварке (сжатой дугой) используется не только тепло столба дуги, но и дополнительное тепло, выделяющееся при превращении (рекомендации) ионов газового столба дуги в атомы и молекулы в момент соприкосновения их со свариваемым металлом.

Способ сварки – объединяет варианты данного вида сварки, отличающиеся друг от друга принципиальными изменениями условий ведения процессов.

При электрической сварке давлением применяют следующие способы сварки – стыковой, точечный, шовный.

При электрической дуговой сварке плавлением используется также различные способы, а именно:

по свойствам электродов – плавящимся (металлическим) или неплавящимся (угольным, вольфрамовым) электродом;

по степени механизации – ручная, полуавтоматическая и автоматическая;

по роду защиты дуги от окружающего воздуха – электродами с тонкими (стабилизирующими) покрытиями, электродами с толстыми (качественными) покрытиями, под флюсом, в защитных газах, с комбинированной защитой (покрытие и защитный газ), в контролируемой атмосфере и в вакууме;

по виду дуги – свободно горящей и сжатой (плазменной), прямого и косвенного действия.

Сварка осуществима при следующих условиях:

- применении очень больших удельных давлений сжатия деталей,

- без нагревания и одновременном сжатии деталей умеренным давлением;

- при нагревании металла в месте соединения до расплавления,

- без применения давления для сжатия

На рисунке 1 показан график, характеризующий условия, необходимые для сваривания чистого технического железа. Качественная сварка может осуществляться только при давлениях и температурах, расположенных выше кривой АБ. Точка Б соответствует температуре плавления железа. Вправо от этой точки железо сваривается в расплавленном состоянии без давления, влево – при нагревании до пластического состояния, но с применением соответствующего давления, которое тем выше, чем ниже температура нагрева. Точка А соответствует ограниченной свариваемости железа, так как лежит в области температур ниже 900º и требует применения высокого удельного давления сжатия.

Без подогрева (в холодном состоянии) можно сваривать только очень пластичные металлы, например алюминий, медь, свинец, при условии применения высоких удельных давлений сжатия.

На рисунке 2 показаны сварные соединения, получаемые при некоторых способах сварки

Метод сварки – означает разновидность данного способа сварки, отличающуюся непринципиальными изменениями процесса, например, при дуговой сварке – числом электродов.

Все известные виды сварки принято классифицировать по основным физическим, техническим и технологическим признакам. По физическим признакам, в зависимости от формы используемой энергии, предусматриваются три класса сварки:

термическая сварка металлов

термомеханическая сварка металлов

механическая сварка металлов

Термический класс включает все виды сварки с использованием тепловой энергии (дуговая сварка, газовая сварка, плазменная сварка и т. д.).
Термомеханический класс объединяет все виды сварки, при которых используются давление и тепловая энергия (контактная сварка, диффузионная сварка)
Механический класс включает виды сварки, осуществляемые механической энергией (холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка взрывом).

Классификация сварочных процессов

В зависимости от условий, при которых осуществляется сваривание частиц металла, все существующие сварочные процессы можно разделить на две основные группы способы сварки пластическим деформированиемс применением осадочного давления способы сварки плавлением

В первом случае соединение обеспечивается путем совместной пластической деформации (осадки) металла свариваемых частей в месте их соприкосновения, осуществляемой приложением внешнего усилия (давления). При сварке давлением металл, как правило, находиться в твердом состоянии. В зависимости от процесса сварка давлением может осуществляться без предварительного подогрева или с незначительным нагревом, не изменяющим механические свойства металла (например, «холодная» сварка, сварка ультразвуком, сварка взрывом) или с предварительным подогревом (электрическая контактная, термитная).

Во втором случае соединение деталей происходит при расплавлении металла свариваемых частей в месте их соприкосновения, с добавлением или без добавления присадочного металла. Расплавленный металл (основной и присадочный) самопроизвольно сливается, образуя общую сварочную ванну, в которой атомы жидкого металла вступают в прочное соединение друг с другом и после затвердевания металла образуют сварной шов. Взаимному сцеплению атомов способствует их большая подвижность при высоких температурах сварочной ванны.

Сварка металла:

Общие сведения

Применяемое при сварке давление, называемое осадочным давлением, способствует свариванию, так как вызывает пластическую деформацию (осадку) металла в месте соединения. При этом разрушается поверхностный слой металла, вследствие чего имевшиеся на нем окислы удаляются из зоны сварки; частицы чистого металла вступают в тесное соприкосновение друг с другом и свариваются.

Величина осадочного давления зависит от вида металла и его температуры в месте сваривания. Для сваривания двух частиц металла в одно целое нужно сблизить их атомы настолько, чтобы между ними начали действовать силы взаимного притяжения. Это возможно при расстоянии между атомами около 4 × 10^-8см. В металлах электроны, расположенные на внешних орбитах атомов, слабо связаны с ядрами последних. При достаточном сближении свободные электроны образуют общее электронное облако, что обуславливает их прочную связь.

Виды сварки классифицируются по следующим техническим признакам:

· по способу защиты металла в зоне сварки (в воздухе, в вакууме, под флюсом, в пене, в защитном газе, с комбинированной защитой);

· по непрерывности процесса (непрерывная, прерывистая);

· по степени механизации (ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая);

· по типу защитного газа (в активных газах, в инертных газах);

· по характеру защиты металла в зоне сварки (со струйной защитой, в контролируемой атмосфере).

Технологические признаки установлены для каждого вида сварки отдельно.

Познакомимся с наиболее применяемыми видами сварки и соответствующим оборудованием.