Spawanie: metody i sprzęt spawalniczy. Połączenia spawane

Proces spawania pomaga przemyśleć wykorzystanie materiałów w procesie produkcyjnym, a także znacznie oszczędza czas. Jednocześnie mechanizacja i automatyzacja idą krok naprzód w dużych krokach, zwiększa się produktywność, a warunki pracy robotników stają się lepsze.

Co to jest spawanie

Spawanie to postępujący proces technologiczny, który pozwala uzyskać wszystkie połączenia w częściach, a także tworzyć struktury o wysokiej jakości operacyjnej. Zalety połączeń spawanych umożliwiają ich ciągłe stosowanie do tworzenia różnego rodzaju konstrukcji.

Postęp naukowy i techniczny nie stoi w miejscu, spawa się również w to zaangażowany. Metody spawania rozszerzają się, wszystkie nowe typy są stosowane. Na przykład w mikroelektronice istnieje dziś możliwość spawania części o grubości kilku mikrometrów, aw ciężkiej inżynierii - części o grubości kilku metrów. Biorąc pod uwagę fakt, że do produkcji wykorzystywane są stale węglowe i niskostopowe, coraz częściej stosuje się specjalne metody spawania specjalistycznych stopów, stopów lekkich oraz te oparte na tytanie, molibdenie, cyrkonie i innych metalach. Postępowość metod spawania i jego rodzaj wpływają na jakość gotowych wyrobów, a także na efektywność całej produkcji. Jednocześnie nie zapominają o sprzęcie do spawania metali - dużą wagę przywiązuje się do jego stworzenia i doposażenia.

Ciągłe komplikowanie struktur i wzrost objętości spawania wymaga ciągłego technologicznego przekwalifikowania produkcji, tj. Do poprawy jej intensywności pracy, wskaźników ekonomicznych, mechanizacji i automatyzacji.

Co to są złącza spawane

Zwykle, aby uzyskać złożoną strukturę, konieczne jest połączenie między sobą poszczególnych elementów: części, jednostek, komponentów. Te powiązania obejmują odłączalne lub nierozłączne połączenia.

Połączenia nierozłączne, w których używano zgrzewania ręcznego, nazywane są złączami spawanymi. Co do zasady, w ten sposób zapiąć produkty metalowe. Ale połączenia spawane są również używane w przypadku części niemetalicznych - tworzyw sztucznych, ceramiki lub ich kombinacji.

Aby uzyskać połączenie spawane, nie są potrzebne dodatkowe elementy łączące (nity, okładziny). Połączenie tutaj jest utworzone przez siły wewnętrzne układu, tj. Atomy metalu obu części tworzą wiązania ze sobą. Jony i elektrony oddziałują ze sobą, tworząc wiązanie metaliczne.

Aby uzyskać połączenie spawane, nie wystarczy trzymać razem części - potrzebują dodatkowej energii, za pomocą której atomy pokonają barierę energetyczną. Energia, którą otrzymują podczas spawania przez aktywację termiczną lub mechaniczną. Zatem, aby uzyskać połączenia spawane, konieczne jest zebranie części razem i zastosowanie energii aktywacji.

Rodzaje spawania

Z jakiego rodzaju aktywacji wynika złącze spawane, wyróżnia się główne metody spawania: topienie i nacisk.

W pierwszym widoku połączone krawędzie części są stapiane za pomocą źródła ciepła. Na takich powierzchniach pojawia się ciekły metal. Po połączeniu w masę okazuje się ciekłą kąpielą spawalniczą. Następnie jeziorko spawalnicze jest schładzane, ciekły metal staje się stały i się okazuje szew spawalniczy.

Spawanie ciśnieniowe jest ciągłym lub przerywanym plastycznym odkształceniem krawędzi metalowych części. Dzięki odkształceniu plastycznemu wiązania międzyatomowe w łączonych częściach są łatwiejsze i szybsze. Aby przyspieszyć proces, podczas spawania stosowane jest ciśnienie i ciepło.

Spawanie ciśnieniowe, jego metody

Jaki jest ten typ, który opisaliśmy powyżej, teraz rozważmy metody spawania metali pod ciśnieniem:

Spawanie kontaktowe . Tutaj części są ogrzewane przez ciepło, które powstaje w częściach, które mają być spawane, gdy przepuszczany jest przez nie prąd. Po częściowym ogrzaniu lub stopieniu części są one ściskane. W ten sposób odbywa się spawanie. Metody spawania: tyłek, punkt, szew.

Podczas spawania doczołowego części są zaciskane za pomocą zacisków prądowych, końce są połączone i prąd spawania jest uruchamiany. W miejscach zacisków części się nagrzewają, a następnie są ściskane. Tak więc okazuje się, że spoina. Ta metoda jest stosowana głównie przy łączeniu rur i części o zwartym przekroju. Metody zgrzewania rur mogą być różne, ale jest to uważane za główne.

W zgrzewaniu punktowym części łączone są za pomocą pojedynczych punktów. Ta metoda polega na zamocowaniu elementów z blachy. Arkusze do spawania są układane w stos i ściskane za pomocą miedzianych cylindrycznych elektrod spawarki. Potem pozwól prądowi. Okazuje się, że spaw punktowy. Takie połączenie jest wykonywane szybko i sprawnie.

Do łączenia elementów z blachy stosuje się również spawanie szwami . Ten rodzaj spawania jest podobny do poprzedniego, tylko w tym przypadku elektrody są miedzianymi tarczami, które toczą się wzdłuż zgrzewanych krawędzi. Prąd z takim połączeniem musi być uruchamiany z przerwami. Sam szew jest bardzo mocny i napięty.

Spawanie ultradźwiękowe to kolejny rodzaj. Opiera się na połączonym oddziaływaniu na zgrzane części metalowe drgań ultradźwiękowych i sił ściskających. Specjalne generatory ultradźwiękowe przetwarzają energię elektryczną w energię mechaniczną. Zgłaszane są części do spawania wibracje mechaniczne wibracje zaczynają się od częstotliwości ultradźwiękowej. Ta wibracja powoduje tarcie, za pomocą którego powierzchnie są podgrzewane, a następnie następuje kompresja - i połączenie jest gotowe. Ta metoda służy do łączenia cienkich części metalowych lub podczas spawania wyrobów niemetalicznych (plastiku).

Spawanie przez tarcie . Ta metoda polega na pocieraniu części, które mają być spawane, zanim zostaną rozgrzane. Następnie części w stanie plastycznym są ściskane i tworzy się połączenie. Spawanie takie jest stosowane, gdy wykonywane jest narzędzie kompozytowe (wiertła, krajarki, rozwiertaki itp.), A także wtedy, gdy konieczne jest podłączenie różnych materiałów.

Spawanie dyfuzyjne . Podczas takiego zgrzewania części lekko się nagrzewają i lekko kurczą, po czym umieszcza się je w opróżnianej komorze i utrzymuje przez pewien czas. Takie warunki popychają atomy w powierzchniach części do wzajemnej dyfuzji. Do ogrzewania stosuje się zwykle metodę indukcyjną. Dużym plusem tej metody jest to, że części nie topią się ani nie deformują. Dzięki niemu można łączyć praktycznie dowolne metale i ich kombinacje, a także części metalowe niemetaliczne - z ceramiki, szkła, grafitu.

Zgrzewanie wysokiej częstotliwości . Tutaj krawędzie są podgrzewane prądami o wysokiej częstotliwości, a następnie kompresowane. Ta metoda zgrzewa podłużne szwy rur ze stali, mosiądzu i innych materiałów.

Spawanie na zimno . W tej metodzie spawanie odbywa się poprzez silne ściskanie części. W tym przypadku występuje silne odkształcenie metalu i połączenie jest wykonane. Nie ma ogrzewania w tym samym czasie. W ten sposób łączone są części z tworzyw sztucznych, na przykład miedź lub aluminium. Używany w przemyśle elektrycznym.

Spawanie wybuchowe . Tutaj, w wyniku wybuchu, szybko poruszające się części spawalne zderzają się i powstaje złącze. Stosując tę ​​metodę uzyskuje się wlewki bimetaliczne, łączą różne materiały. Zastanów się, co jeszcze może być spawanie.

Metody spawania metodą zgrzewania

Tego typu związki nie są tak bardzo.

Spawanie gazowe . Tutaj główny materiał wypełniacza topi się w ogniu pożaru gazu, który występuje podczas spalania palnych gazów i tlenu. Zwykle stosuje się w tym celu acetylen, który w połączeniu z tlenem wytwarza bardzo wysoką temperaturę płomienia. Spawanie stosowane jest do wyrobów stalowych, metali nieżelaznych, a także do różnego rodzaju prac naprawczych.

Spawanie wiązką elektronów . Do tego typu potrzeb jest specjalna kamera, w której wysoka rozdzielczość medium. Metal podstawowy jest topiony przez napromienianie go szybko poruszającymi się elektronami. Próżnia w komorze jest potrzebna, aby chronić spawany metal i zapobiegać jonizacji ośrodka elektronami. W tej metodzie w miejscu ogrzewania powstaje wysokie stężenie ciepła. Za pomocą spawania wiązką elektronów łączy się ogniotrwałe, wysokoaktywne chemicznie metale, a także ich stopy.

Laser . Tutaj topienie części, które mają być połączone, jest wytwarzane przy użyciu energii wiązki światła emitowanej przez optyczny generator kwantowy. Gdy spawanie laserowe w miejscu nagrzewania gromadzi wysokie stężenie energii. Za jego pomocą można łączyć różne metale, ich stopy i kombinacje. Zalety spawania laserowego: proces jest szybki, mała strefa wpływu ciepła i niewielki rozmiar spoiny.

Są to wszystkie główne rodzaje i metody spawania.

Klasyfikacja

Obecnie istnieją różne metody spawania. GOST klasyfikuje procesy spawania w ponad 150 odmianach. Klasyfikacja opiera się na następujących cechach: fizycznej, technicznej i technologicznej. Klasyfikacja metod spawania według właściwości fizycznych dzieli wszystkie typy na trzy klasy: termiczną, termomechaniczną i mechaniczną. Podstawą tego rozdziału jest energia wykorzystywana w połączeniach spawanych.

Klasa cieplna obejmuje te gatunki, w których występuje energia cieplna:

• gaz;
• łuk;
• electroslag;
• wiązka elektronów;
• laser itp.

Klasa termomechaniczna obejmuje te rodzaje spawania, w których występują energia cieplna i ciśnienie:

• kontakt;
• dyfuzja;
• prasa gazowa;
• prasa łukowa;
• kowala i inni

Zgrzewanie ciśnieniowe jest klasą mechaniczną, tj. W której stosuje się energię mechaniczną:

• spawanie na zimno;
• spawanie tarciowe;
• ultradźwięki itp.

Charakterystyki techniczne klasyfikacji są następujące:

• sposób ochrony metalu na spoinie;
• ciągłość procesu;
• mechanizacja procesu spawania.

Cechy technologiczne każdej metody są różne i są ustalane indywidualnie. Na przykład klasyfikacja spawania łukowego może opierać się na: rodzaju elektrody, rodzaju ochrony, poziomie automatyzacji itp.

Technologia i sprzęt spawalniczy do tego

Spawanie stykowe jest jednym z najczęstszych typów. Powstał w XVIII wieku, aw XIX wieku pojawił się specjalny sprzęt do spawania oporowego. Do roku 2000 rozwinęła się i została masowo wprowadzona do produkcji, a dziś jest najbardziej wydajnym spawaniem.

Metody spawania w ten sposób omówiliśmy już powyżej. Jest punktualny, szwy i tyłek.

Sposób spawania stykowego jest określony przez konstrukcję i cechy technologiczne procesu. Należą do nich:

• rodzaj prądu spawania;
• kształt impulsu;
• miejsce obecnej podaży;
• liczba impulsów;
• liczba punktów, które muszą być spawane w tym samym czasie;
• charakter ogrzewania metalu;
• charakter kompresji miejsca spawania;
• stopień odkształcenia miejsca zgrzewania;
• przygotowanie powierzchni spawanych części;
• rodzaj części połączeniowych;
• dodatkowe źródła ciepła;
• intensywność trybu spawania.

Łącząc różne cechy konstrukcyjne i technologiczne, można uzyskać około 200 metod zgrzewania oporowego.

Główne zalety to:

• natychmiastowe stworzenie wysoce skoncentrowanego kierunkowego przepływu energii cieplnej;
• prosty proces technologiczny;
• minimalne zużycie energii elektrycznej, powietrza i wody;
• drut wypełniający, media ochronne i inne materiały pomocnicze nie są potrzebne do utworzenia połączenia;
• minimalne wymuszone odkształcenie w złączu spawanym;
• brak strefy wypaczania i oddziaływania termicznego;
• łatwa mechanizacja i automatyzacja podczas załadunku i rozładunku części, dzięki czemu zapewniona jest wysoka wydajność.

Spawanie stykowe stosowane jest w wielu obszarach: w statkach kosmicznych i mikroukładach w elektronice, głównych rurociągach i elementach gospodarstwa domowego.

Metoda ta jest stosowana do łączenia stali konstrukcyjnych, stopowych, żaroodpornych i odpornych na korozję, tytanu, aluminium, stopów magnezu, mosiądzu, brązu, stopów ogniotrwałych i metali kompozytowych.

Przy pomocy spawania kontaktowego, samochody, samochody osobowe, urządzenia elektroniczne są produkowane masowo, układają rurociągi i szyny.

Spawanie gazowe

Podczas spawania gazowego produkty metalowe łączone są poprzez topienie krawędzi części. Ta metoda jest dość prosta, nie wymaga skomplikowanego sprzętu, a także nie potrzebuje energii elektrycznej do takiej pracy. Ale ta metoda ma swoje wady: niską prędkość i dużą strefę grzewczą spawanego produktu.

Jednak spawanie gazowe jest aktywnie wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu. Służy do napraw, do produkcji cienkich blach stalowych, cienkościennych rur, a także zupełnie innych części.

Przy przeprowadzaniu takiego spawania stosuje się palnik gazowy, który pracuje na gazie palnym z tlenem. Podczas spalania generowana jest moc cieplna, można ją regulować za pomocą końcówek.

Istnieją następujące metody spawania gazowego: prawo i lewo. W przypadku metody lewej proces przebiega od prawej do lewej. Tutaj mistrz nie kieruje płomienia bezpośrednio do produktu, lecz przesuwa drut napełniający przed płomieniem palnika.

Ta metoda jest najbardziej popularna, wykorzystując ją do spawania dość cienkich produktów i metali o niskiej temperaturze topnienia. Ogrzewa krawędzie produktu, co pozwala na dobre przemieszczanie się jeziorka spawalniczego. W tym samym czasie nadrzędna studnia kontroluje formowanie połączenia spawanego, co zapewnia dobrą jakość i najlepszy wygląd.

Przy odpowiedniej metodzie kierunek jest inny - od lewej do prawej. Płomień tutaj idzie prosto do spawanego szwu, a drut wypełniający przesuwa się za płomieniem. Ta metoda lepiej chroni pulę spawalniczą przed powietrzem, metal stygnie powoli, a ciepło rozprzestrzenia się wolniej przez produkt.

Właściwa droga jest uważana za bardziej ekonomiczną i wydajną. W takim przypadku lewy sposób jest lepszy do spawania cienkich metali, tutaj wydajność będzie bardziej optymalna.

Żeliwny związek

Wiadomo, że żeliwo nie spawa się dobrze, dlatego takie konstrukcje nie są z niego wykonane. Żeliwo jest spawane w dwóch przypadkach: korygując wady różnych odlewów i naprawiając poszczególne żeliwne elementy wyposażenia fabrycznego.

Specyficzne właściwości materiału znacznie komplikują proces:

• żeliwo nie toleruje wysokich współczynników chłodzenia związanych z spawaniem;
• godne uwagi ze względu na niskie właściwości plastyczne i wrażliwość na przepięcia;
• podczas chłodzenia wzrasta objętość żeliwa, co powoduje powstanie stanu naprężenia w strefie spawania;
• podczas procesu węgiel, który jest częścią żeliwa, wypala się, co powoduje, że metal jest porowaty.

Mimo to materiał ten jest dość często łączony. Istnieją następujące metody spawania żeliwa:

Gorąco . W tym przypadku żeliwo jest ogrzewane równomiernie, a następnie powoli schładzane. Zapewnia to grafityzację materiału i zapobiega uwalnianiu węgla.

Połowa na gorąco . W tym przypadku osiąga się również grafityzację żeliwa, ale w inny sposób, przez wprowadzenie substancji grafitujących do strefy spawania. W tym przypadku produkt jest podgrzewany za pomocą gotowego płomienia.

Zimno Przy tym rodzaju spawania produkt nie jest podgrzewany, a sam proces odbywa się za pomocą elektrod stalowych, elektrod i stopów specjalnych, za pomocą elektrod żeliwnych.

Łuk

Spawanie łukowe jest najczęstszą metodą. Sam proces to spawanie, w którym krawędzie są ogrzewane przez ciepło. łuk elektryczny. Istnieją następujące metody spawania łukowego:

Electroslag . Polega ona na stopieniu przetworzonych produktów i elektrody za pomocą ciepła, które jest emitowane przez prąd, przechodząc przez stopiony żużel.

Spawanie w gazie osłonowym . Występuje z nietopliwą lub topiącą się elektrodą. W pierwszym przypadku krawędzie tworzą spoinę. W drugim przypadku szew tworzy stopiony drut elektrody. Do szwu podczas obróbki nie jest utleniany, jest chroniony specjalnym gazem.

Ręczne spawanie łukowe . Produkowany jest na dwa sposoby: za pomocą elektrody topliwej i nieulegającej zużyciu.

Ręczne spawanie łukowe nieprodukcyjna elektroda styka się z przetworzonymi krawędziami produktu. Ten rodzaj połączenia z elektrodą ulegającą zużyciu zachodzi za pomocą elementu z powłoką powlekającą.