Газ заваряване технологии 14
Заваряване. Концепцията, същността на процеса.
Заваряване - това е една от водещите технологични процеси на обработка на метали. Големите предимства на заваряване да се гарантира широкото му приложение в националната икономика. С заварката се извършва производство на кораби, турбини, котли, самолети, мостове, реактори и други необходими съоръжения.
Наречен заваръчен процес за получаване на постоянна връзка с установяване на interatomic връзки между заварените части на тяхната местна или обща отопление или пластична деформация, или на комбинираното действие на двете.
Завареното съединение характеризира с непрекъснати метални конструкции. За заваряване трябва да приложи междумолекулно свързване между заварените части, което води до създаването на атомна връзка в граничния слой.
Ако голите повърхности на две метални части, свързани в компресия под високо налягане, за да обединяват така, че да възникне общия електронен облак, който взаимодейства с йонизирани атоми на двата метални повърхности, ние се получи твърдо вещество заварка. Тя се основава на този принцип на студено заваряване на сферографитен метали.
При повишаване на температурата на частите на свързващите атоми колебания относително постоянна амплитуда точки на равновесие се увеличават, и по този начин се създават условия, по-лесно да получат връзката между съединените части. Колкото по-висока температурата на нагряване, минималното налягане, необходимо за заваряване, и чрез нагряване до желаната температура на топене налягането стане нула.
Парче от твърд метал може да се разглежда като гигантски молекула, състояща се от атоми, поставен в строго определени и често много сложна процедура и е здраво свързан в едно цяло парче interatomic сили.
Основният характер на процеса на заваряване е много проста. Повърхностно парче метални атоми са на разположение, ненаситени връзки, които улавят всеки атом или молекула подход на разстояние на действие на interatomic сили. Доближи заедно повърхностите на две парчета метал от разстояние на действие на interatomic сили или по-просто, на контактната повърхност атома получават по контактната повърхност сливане две части в един монолитен цяло със силата на твърди метални съединения като вътре метал и сплайс повърхност, същият interatomic сила. Процесът на свързване след контакт настъпва спонтанно (спонтанно), без енергия и много бързо, почти мигновено.
Комбинирането на отделни обеми кондензирани твърда или течна фаза, в общ обем придружава от намаляване на свободната повърхност и системата за съхранение на енергия и следователно термодинамично обединение процес трябва да се спонтанно, без външна енергия сумиране. Безплатна атом има излишък на енергия в сравнение с кондензирана система атом, и е придружено от присъединяването свободната енергия на освобождаване атом. Такова спонтанно асоциация наблюдава в обемите на хомогенна течност.
Много трудно комбинация възниква обеми на твърдо вещество: необходимо е да се изразходват значителни количества енергия и сложни технически методи, използвани за конвергенция на свързани атоми. При стайна температура, конвенционални метали не са свързани не само с обикновено контакт, но също така и значителни сили на натиск. Два стоманени плочи, внимателно полирани и добре прилепващи, подложени на продължително сила на пресоване от няколко хиляди килограми налягане, отстранен лесно отделени, без да показват признаци на връзка. Ако съединенията се появяват в отделни точки, те колапс под влияние на еластичните сили на натиск се отстранява. Твърдо метално съединение предотвратява, преди всичко, тяхната твърдост, тъй като те подход действителната контакт настъпва само няколко физически места, и разширяване на областта на действителната контакт е доста трудно.
Метали с ниска твърдост, например, олово, е здраво свързани вече с леко притискане. В по-важна технология за твърдост метали е толкова високо, че действителната контактната повърхност е много малък в сравнение с цялостната видимата повърхност на контакт, дори и внимателно обработени и монтажни повърхности.
В процеса на свързване е силно повлияна от замърсяване на повърхността на метала - оксид, мастни филм и т.н., както и слоеве на адсорбираните газови молекули svezhezachischennoy оформен върху металната повърхност под влиянието на атмосферата почти мигновено .. Следователно, чиста метална повърхност, лишена от слой от адсорбираните газове може да бъде повече или по-малко постоянно запазват висок вакуум. Тези естествени условия, открити в космоса, където метали са способността да се доста здраво заварени или "затегнете" в случаен контакт. В обикновения, смлени условия, срещани с отрицателен ефект като твърдостта на метал и слоя от адсорбирани газове върху повърхността. За борба с тези трудности техника използва два основни инструмента: топлина и налягане. Тъй като тази работа е посветена на метала чрез топене, налягане заваряване под подробности няма да бъдат осветени.
Fusion заваряване се извършва чрез нагряване на заварените краища на температурата на топене без изстискване части са заварени.
При нагряване се намалява с повишаване на температурата на метала увеличава неговата твърдост и пластичност. Metal, твърда и ниска пластичност при стайна температура, при достатъчно топлина, може да стане много мека и еластична. Допълнително повишаване на температурата може да бъде повишена до разтопи метала; в този случай не съществува всички трудности, свързани с твърдостта на метал; обема на течния метал спонтанно се сливат в обща заварка басейн.
В много случаи, процесът на синтез съществено да повлияе замърсяване на метална повърхност: предимно окиси и мазнини филма. Тези замърсители, въведени в заварката, качеството на заваряване могат да се понижат. Те са, за разлика от адсорбираните газове могат да бъдат отстранени от повърхността метал механично (четки, абразиви, и т.н.) или химични (разтворители, средства за офорт и потоци).
Специфични заваряване потоци почистващи средства са разтваряне оксиди при повишени температури. В допълнение към отстраняване на замърсители от металната повърхност, като мерки за намаляване на замърсяването на метала по време на заваряване, особено оксиди. За тази цел, флюси, шлака, екраниране газове, се инжектират в зоната на заваряване.
Противоречието между теоретичната възможност метали без заваряване енергийните разходи и практически необходимост и разходи доста значителна енергия може да се обясни с модел на процеса на заваряване схематично е показано на фигура 1.
Фиг. 1. Енергийна модел на процеса на заваряване
Атомът на свободната повърхност на метала в 1-позицията е с енергия от Н, обемът на металния атом в 3-та позиция - по-ниска енергия h0; обем метално съединение с безплатен освобождаване повърхностна енергия е придружено от разрушаване атом: Dh = Н-h0. Но за да се движи от позиция 1 до позиция 3 атом трябва да преодолее праг на енергия и да премине на 2-позиция с Н. енергия за преодоляване на прага на енергия, необходима за обобщим енергията на атом DH = Н-Н, без които не може да се преодолее праг обем и метално съединение. DH консумирана енергия за еластична и пластична деформация на метала изисква за конвергенция на металните повърхности на неговите отопление газове адсорбирания унищожаване филм и т.н. Отоплителни понижава прага на енергия предотвратяване на твърд метал съединение; топене праг височина намалява почти до нула, което прави възможно да се свърже без разходи за енергия. Съединение атоми при заваряване на метали обикновено се извършва в един много тънък слой от няколко атомни диаметри дебели и запоената зона има мембрана характер. Увеличаване на ширината на запоената зона може да се получи в резултат на процеси като дифузия, разтваряне, кристализация, срещащи се във времето по-бавно и постепенно посадъчен по обем метал.
Най-простите видове заваряване са известни от древни времена, например леярски заваряване. Modern заваряване схема е показана на Фиг. 2
Фиг. 2. Схема заваряване.
Чрез чифтосване части на мястото на заваряване се доставя на заваряване пламък; произвеждат локално топене на части за образуване на общото заваръчната вана от стопен метал. След отстраняване на заваръчния пламък баня метал се охлажда бързо и се втвърдява, в резултат части са свързани с едно устройство. Преместването на пламъка на линия за заваряване, можете да получите заварка с всякаква дължина. Заваряване на пламък трябва да има достатъчно топлинна мощност и температурата; заварка басейн е необходимо да се образува относително студен метал: метал висока топлопроводимост и образува баня бързо може да бъде само много горещ пламък. Опитът показва, че за заваряване на няколко милиметра дебелина стомана заваряване температура пламък трябва да бъде не по-ниска от 2700-3000 ° С Flame на по-ниска температура или не образува вана или формите, които тя е твърде бавен, което дава по-ниски резултати по заваряване и да я направи икономически жизнеспособни. Източници на топлина, развиващите се такива високи температури, са сравнително нови.
Заваряване на пламък топи метал и от замърсяване на повърхността, флоат шлаката образувания върху повърхността на вана. Гореща силно пламък нагрява метал на повърхността, по-висока от точката на топене; в резултат на промяна на химическия състав на метала и неговата структура след втвърдяване; климата и механични свойства. Втвърдени метална вана, така наречените заваръчен метал е обикновено в неговите свойства, различни от основния метал незасегнати от заваряване. Fusion заваряване се различава значително гъвкавост; съвременните източници на енергия може лесно да се топят почти всички метали, евентуално различен метал съединение.
Характерна особеност на заваряване; неговото изпълнение на една стъпка топлинно заваряване пламък, за разлика от налягането на заваряване.
Класификация електродъгово заваряване.
Най-разпространените методи за различни електрически заваряване сливане се извършва като водещ електродъгово заваряване в който източникът на топлина е електрическа дъга.
Електрически заваряване, в зависимост от естеството на източниците за отопление и стопи заварени краища могат да бъдат разделени в следните основни видове заваряване, Схема 1 (виж приложение).
1. Електрическа дъга, при което източникът на топлина е електрическа дъга;
2. електрошлаково където основният източник на топлина е стопена шлака, чрез който електрически ток потоци;
3. електронен лъч, при което нагряване и топене на краищата на частите, за да се получи насочен поток от електрони, отделяни с горещ катод;
4. Лазерно при която нагряване и топене на краищата на частите, насочени произвеждат мощни фокусирани светлинен сноп фотони микрочастици.
При заваряване основната част от топлината, необходима за отопление и топене на метал, той се получава чрез разряд дъга генерирана между основния метал и електрода. Под влияние на топлината на дъгата топи ръба на електрода и челно заварени части се стопяват за да се образува стопен басейн, което е известно време в стопено състояние. Когато метални форми заварка втвърдяване. Енергията, необходима за формирането и поддържането на дъговия разряд, е получена от източници на прав или променлив ток дъга сила. Класификация заваряване се извършва в зависимост от степента на механизация на процеса на заваряване, настоящото вида и полярност, типа на дъга, електродни свойства, заварка зона тип защита от атмосферен въздух и други.
Според степента на механизация разграничи заваряване ръчно, полуавтоматично и автоматично заваряване. Процесът на прехвърляне на определен метод зависи от начина за извършване на запалването и поддържането на определена дължина на дъгата, манипулиране електрод за придаване на желаната форма шев, движещи електрод на шев линия и прекратяване на процеса на заваряване.
В ръчно заваряване на операциите, необходими за образуването на заваръчния шев, се извършват ръчно спояващия работа без механизми приложение.
В MIG консуматив електрод механизирано операцията чрез предоставяне на проводник електрод на запоената зона, а останалите операции се извършват ръчно процес на заваряване.
С автоматичните операции подфлюсово заваряване за механизирано електродъгово колебае поддържане на определена дължина на дъгата на движение дъга на конеца, за. Автоматично заваряване с консуматив електрод заваръчна тел се извършва 1-6 mm в диаметър; където условията за заваряване (ток, напрежение, скорост на движение и на арки и т.н.) е по-стабилна, който осигурява качеството на заварките еднаквост по дължината си, като в същото време се изисква по-голяма прецизност при подготовката и монтажа на части за заваряване.
От рода отличават дъга ток, хранени с постоянен ток линия (отрицателен електрод) или обратни (плюс електрод) полярност или променлив ток. В зависимост от метода на заваряване се използва едната или другата полярност. Потопени електродъгово заваряване и защитен газ обикновено се прави от обратната полярност.
Според разграничи от вида на дъга дъга на пряко действие (в зависимост дъга) и дъга непряко действие (независим дъга). В първия случай дъгата изгаря между електрода и основния метал, което също е част от веригата заваряване, и се използва за заваряване на топлина освобождава в колона дъга и електродите; Второ - дъгата между два електрода. Основният метал не е част от веригата заваряване и разтопен дължи предимно на пренос на топлина от газовете на дъга колона. В този случай, мощността на дъга обикновено се извършва с променлив ток, но има малко приложение поради малките дъги на ефективност (съотношението на полезна топлинна мощност дъга използва за пълна топлинна мощност).
Чрез свойства електродните разграничи заваряване консумативи и не-консуматив електрод (въглерод, графит и волфрам). Заваряване консуматив електрод е най-разпространеният метод за заваряване; където дъгата между основния метал и на метален прът подава в зоната заварка както топене. Този тип на заваряване може да се извърши с един или повече електроди. Ако два електрода са свързани към единия полюс на източника на дъга мощност, като метод от два електрода заваряване се нарича, и ако има повече - мултиелектроден лъч заваръчни електроди. Ако всеки един от електродите получава отделно захранване - наречен близнак-електродъгово заваряване (в мулти) заваряване. В дъга синтез ефективност заваряване дъга достига 0.7-0.9.
Съгласно условията на спазване на процеса на изгаряне на дъга отличава отворени, затворени и полуотворени дъга. Когато са отворени дъга визуално наблюдение на процеса на дъгата се извършва чрез специален защитно стъкло - филтри. Open заваряване се използва по много начини: в ръчно заваряване метал и въглероден електрод и заваряването екраниране газове. Затворена дъга е напълно стопен поток - шлака, основния метал и гранулиран поток и е невидим. Полу-отворено дъга характеризиращ се с това, че една част от него е в основния метал и стопен поток, а другият над него. Наблюдение на процеса извършва чрез филтри. Използва се в автоматично заваряване на алуминий поток.
Поради естеството на заварка зона за защита от околната среда се разграничат следните техники: заваряване незащитена (голи електроди, електрод с стабилизиращо покритие), със защита шлака (tolstopokrytymi електродите потопени) shlakogazovoy (tolstopokrytymi електроди)
Свързани статии