Главная страница
Навигация по странице:

  • Новиковский Е.А. Учебное пособие

  • 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ 1.1 Сущность и классификация процесса сварки

  • 1.2 Основные условия сваривания разнородных металлов

  • 1.3 Краткая характеристика основных видов сварки

  • 1.3.1 Дуговая сварка

  • Сварка металлов. Учебное пособие Ручная электродуговая и газовая сварка металлов Барнаул 2013 2 удк 681 06


    Скачать 2,84 Mb.
    НазваниеУчебное пособие Ручная электродуговая и газовая сварка металлов Барнаул 2013 2 удк 681 06
    АнкорСварка металлов.pdf
    Дата04.10.2019
    Размер2,84 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаСварка металлов.pdf
    ТипУчебное пособие
    #13293
    страница1 из 10

    Подборка по базе: УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ.doc, УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ.doc.
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

    Федеральное государственное бюджетное образовательное
    высшего профессионального образования
    «АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
    УНИВЕРСИТЕТ ИМ. И.И. Ползунова» (АлтГТУ)
    Естественнонаучный факультет
    Кафедра «Физики и технологии композиционных материалов»
    Новиковский Е.А.
    Учебное пособие
    Ручная электродуговая и
    газовая сварка металлов
    Барнаул 2013

    2
    УДК 681.3.06
    Новиковский, Е. А. Учебное пособие «ручная электродуговая и газовая
    сварка металлов» [Текст] / Е. А. Новиковский. – Барнаул: Типография АлтГТУ,
    2013. – 106 с.
    Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры физики и технологии композиционных материалов.
    Протокол № 2 от 10.02.13
    Данное методическое пособие посвящено описанию процесса, оборудова- ния и материалов для ручной электродуговой и газовой сварки металлов.
    Пособие начинается с описания сущности и классификации сварки. Даны основные условия свариваемости разнородных металлов. Далее идет описание краткое описание основных видов сварки: дуговая, контактная, газовая и пр. По- том следует первая основная глава, посвященная описанию технологии ручной электродуговой сварки. Вначале рассматривается электрическая дуга: виды, ус- ловия получения, особенности. Далее следует описание особенностей металлур- гических процессов при ручной электродуговой сварке. Потом следует описание материалов и оборудования для данного вида сварки: электродов, трансформато- ра, оборудование поста сварщика. После этого проводится описание сварных швов и соединений: классификация, техника выполнения и пр. Заканчивается глава описанию мероприятий по охране труда при электросварке. Вторая основ- ная глава посвящена описанию газовой сварки. Рассматривается по образу главы по электродуговой сварке без дублирующих разделов.
    В конце данного учебного пособия приведены метода контроля сварочных соединений и описание понятия и методики определения свариваемости сталей.
    Учебное пособие заканчивается приведением контрольных вопросов и списком рекомендуемой литературы.

    3
    Содержание
    1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ ............................................................................ 6 1.1 Сущность и классификация процесса сварки ...................................................... 6 1.2 Основные условия сваривания разнородных металлов ...................................... 9 1.3 Краткая характеристика основных видов сварки .............................................. 10 1.3.1 Дуговая сварка ................................................................................................... 10 1.3.2 Контактная сварка ............................................................................................. 12 1.3.3 Газовая и газопрессовая сварка ........................................................................ 13 1.3.4 Электрошлаковаи сварка .................................................................................. 13 1.3.5 Электронно-лучевая сварка .............................................................................. 14 1.3.6 Плазменная сварка ............................................................................................. 15 1.3.7 Лазерная сварка ................................................................................................. 16 1.3.8 Диффузионная сварка ....................................................................................... 16 1.3.9 Кузнечная сварка ............................................................................................... 17 1.3.10 Термитная и термитно-прессовая сварка ...................................................... 17 1.3.11 Индукционно-прессовая сварка ..................................................................... 17 1.3.12 Сварка трением ................................................................................................ 18 1.3.13 Ультразвуковая сварка .................................................................................... 18 1.3.14 Сварка взрывом ................................................................................................ 19 1.3.15 Холодная сварка и сварка прокаткой ............................................................. 20 2 ТЕХНОЛОГИЯ РУЧНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ................................ 21 2.1 Электрическая сварочная дуга ............................................................................ 21 2.1.1 Определение и виды электрической дуги ....................................................... 21 2.1.2 Строение свободной электрической дуги ....................................................... 22 2.1.3 Условия зажигания и горения дуги .................................................................. 23 2.1.4 Особенности сварочной дуги ........................................................................... 24 2.2 Основы металлургических процессов при дуговой сварке .............................. 26 2.2.1 Особенности металлургии сварки .................................................................... 26 2.2.2 Окисление и раскисление металла при сварке ................................................ 26 2.2.3 Растворение газов и борьба с ними .................................................................. 28 2.2.4 Рафинирование металла шва ............................................................................ 29 2.2.5 Образование трещин ......................................................................................... 30

    4 2.2.6 Строение сварного соединения ........................................................................ 31 2.2.7 Микроструктура металла в зоне термического влияния ................................ 32 2.3 Материалы и оборудование ................................................................................. 34 2.3.1 Электроды .......................................................................................................... 34 2.3.1.1 Проволока стальная сварочная ...................................................................... 34 2.3.1.2 Покрытые электроды ...................................................................................... 35 2.3.1.3 Типы покрытых электродов для сварки конструкционных сталей ............ 38 2.3.1.4 Неплавящиеся электроды............................................................................... 39 2.3.2 Устройство сварочного трансформатора......................................................... 40 2.3.3 Принадлежности и инструмент сварщика ....................................................... 41 2.3.4 Оборудование сварочного поста для дуговой сварки .................................... 45 2.4 Сварные соединения и швы ................................................................................. 47 2.4.1 Основные тины сварных соединений .............................................................. 47 2.4.2 Классификация сварных швов .......................................................................... 48 2.5 Техника выполнения сварных соединений ........................................................ 51 2.5.1 Подготовка металла под сварку ....................................................................... 51 2.5.2 Сборка деталей под сварку ............................................................................... 51 2.5.3 Техника выполнения швов................................................................................ 53 2.5.4 Защита металла шва и электрода от воздуха при дуговой сварке ................. 58 2.5.5 Выбор режима ручной дуговой сварки ............................................................ 60 2.6 Охрана труда при ручной дуговой сварке .......................................................... 62 3 ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ГАЗОВОЙ СВАРКИ ................................................. 65 3.1 Материалы и оборудование для газовой сварки ................................................ 65 3.1.1 Горючие газы ..................................................................................................... 65 3.1.2 Ацетиленовые генераторы. Предохранительные затворы ............................. 68 3.1.3 Баллоны для хранения горючих газов ............................................................. 73 3.1.4 Редукторы для сжатых газов. Рукава (шланги) ............................................... 74 3.1.5 Сварочные горелки ............................................................................................ 77 3.2 Сварочное пламя ................................................................................................... 80 3.3 Металлургические процессы при газовой сварке .............................................. 82 3.4 Основы технологии газовой сварки низкоуглеродистой стали ........................ 83 3.5 Основные требования безопасности труда при газовой сварке и кислородной резке ............................................................................................................................. 88

    5 4 КОНТРОЛЬ СВАРОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ........................................................ 90 4.1 Понятие о дефекте. ............................................................................................... 90 4.2 Классификация дефектов и видов контроля качества продукции ................... 92 4.3 Технология контроля внешним осмотром и измерениями ............................... 93 5 СВАРИВАЕМОСТЬ СТАЛЕЙ ............................................................................... 97 5.1 Понятие свариваемости........................................................................................ 97 5.2 Классификация сталей по свариваемости .......................................................... 98 5.3 Влияние легирующих примесей на свариваемость сталей ............................... 99 5.4 Оценка свариваемости сталей ........................................................................... 101 6 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ............................................................................... 104
    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................ 106

    6
    1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ
    1.1 Сущность и классификация процесса сварки
    Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений по- средством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании (ГОСТ 2601-84).
    Определение сварки относится к металлам, неметаллическим материалам
    (пластмассы, стекло и т. д.) и к их сочетаниям.
    Для образования неразъемного соединения одного соприкосновения час- тей с зачищенными поверхностями недостаточно. Межатомные связи могут ус- тановиться между частями (деталями) только тогда, когда соединяемые атомы получат энергию извне. В результате затраченной энергии атомы получат соот- ветствующее смещение (движение), позволяющее им занять в общей атомной решетке устойчивое положение, т. е. достигнуть равновесия между силами при- тяжения и отталкивания. Энергию извне называют энергией активации. Ее при сварке вводят путем нагрева (термическая активация) или пластического дефор- мирования (механическая активация).
    Соприкосновение свариваемых частей и применение при сварке энергии активации являются необходимыми условиями для образования неразъемных сварных соединений из однородных частей. Эти условия совмещаются при вы- полнении процесса сварки.
    Рисунок 1.1 – Схемы возможных областей сварки (давлением и плавле- нием) в зависимости от температуры и давления, реализуемых в процессе сварки.

    7
    По признаку применяемого вида активации в момент образования меж- атомных связей в неразъемном соединении различают два вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением.
    Сущность сварки плавлением (см. рисунок 1.2) состоит в том, что обра- зующийся от нагрева посторонним источником жидкий металл одной оплавлен- ной кромки самопроизвольно соединяется (в какой-то мере перемешивается) с жидким металлом второй оплавленной кромки, создается общий объем жидкого металла, который называется сварочной ванной. После охлаждения металла сва- рочной ванны получается металл шва. Металл шва может образоваться только за счет переплавления металла по кромкам или дополнительного присадочного ме- талла, введенного в сварочную ванну.
    Рисунок 1.2 – Соединение деталей сваркой плавлением, где а – перед сваркой, б – после сварки; 1, 3 – свариваемые детали, 2 – оплавляемые кромки,
    4 – сварной шов
    Источниками местного нагрева при сварке плавлением могут быть элек- трическая дуга, газовое пламя, химическая реакция с выделением теплоты, рас- плавленный шлак, энергия электронного излучения, плазма, энергия лазерного излучения.
    Образование межатомных связей в кромках соединяемых деталей при сварке плавлением достигается благодаря тому, что металл по кромкам (каждый в отдельности) первоначально расплавляется, а потом вновь оплавленные кромки смачиваются и заполняются расплавленным металлом из сварочной ванны.
    Зона вблизи границы оплавленной кромки свариваемой детали и шва на- зывается зоной сплавления. В ней содержатся прежде всего образовавшиеся

    8
    межатомные связи. В поперечном сечении сварного соединения она измеряется микрометрами, но роль ее в прочности металла очень велика.
    Сущность сварки давлением (рисунок 1.3) состоит в пластическом де- формировании металла по кромкам свариваемых частей. Пластическое деформи- рование по кромкам свариваемых частей достигается статической или ударной нагрузкой. Для ускорения получения пластически деформированного состояния металла по кромкам свариваемых частей обычно сварку давлением выполняют с местным нагревом. Благодаря пластической деформации металл по кромкам под- вергается трению между собой, что ускоряет процесс установления межатомных связей между соединяемыми частями. Зона, где образовались межатомные связи соединяемых частей при сварке давлением, называется зоной соединения.
    Рисунок 1.3 – Схема соединения деталей сваркой давлением, где а – сты- ковая контактная сварка; б – точечная контактная сварка; в – оптимальная зави- симость между температурой нагрева и давлением для железа; 1 и 2 – сваривае- мые детали; 3 – медные электроды, 4 – место сварки; 5 – сварочный трансформа- тор, Р – сжимающее усилие.
    Источником теплоты при сварке давлением с нагревом служат: печь, электрический ток, химическая реакция, индукционный ток, вращающаяся элек- трическая дуга и др.
    Характер процесса сварки давлением с нагревом может быть и другим.
    Например, при стыковой контактной сварке оплавлением свариваемые кромки первоначально оплавляются, а затем пластически деформируются. При этом часть пластически деформированного металла совместно с некоторыми загрязне-

    9
    ниями выдавливаются наружу, образуя грат. Распределение деформаций по сече- нию сварного соединения в зоне сварки является неравномерным, в результате чего происходит скольжение у частиц металла в зоне соединения. Все это приво- дит к получению повышенных механических свойств сварных соединений.
    1.2 Основные условия сваривания разнородных металлов
    Прочность сварных соединений зависит от многих факторов, включая прочность металла в зонах сплавления или соединения. Поэтому при разработке технологии сварки добиваются получения определенной прочности металла в зонах сплавления или соединения.
    Для однородных металлов основными условиями сваривания являются соприкосновение свариваемых поверхностей с использованием энергии актива- ции. При сварке разнородных металлов кроме указанных условий нужно выпол- нить еще условие сходимости металлов, например по атомному размеру, темпе- ратуре плавления и другим свойствам.
    Выполнение последнего условия особенно важно при сварке плавлени- ем, так как сваркой давлением можно соединять большее число пар разнородных металлов, чем сваркой плавлением. Это объясняется тем, что при сварке давле- нием общая атомная решетка у соединяемых частей образуется не только мето- дом «замещения», присущим сварке плавлением, но также действует преимуще- ственно и метод «внедрения».
    В зонах сплавления и соединения при сварке двух чистых металлов, ко- торые могут смешиваться в жидком состоянии (например, железо с медью, желе- зо с никелем), образуются твердые растворы. Могут образоваться и химические соединения при сварке, например, железа с алюминием, никеля с алюминием и др. Более пластичными материалами являются твердые сплавы, чем химические соединения, вызывающие хрупкость в межатомных зонах. При соединении свар- кой несмешивающихся металлов (например, железа со свинцом, меди со свинцом и др.) зоны сплавления или соединения отсутствуют, т. е. атомного сцепления между ними не будет, произойдет «слипание» соединяемых металлов.

    10
    1.3 Краткая характеристика основных видов сварки
    Согласно ГОСТ 19521-74, предусматривается три класса сварки: терми- ческий, термомеханический и механический. Термический класс объединяет ви- ды сварки, осуществляемые местным плавлением металла. К термическому клас- су относят дуговую, газовую, термитную, электрошлаковую, электронно- лучевую, плазменно-лучевую, лазерную и другие виды сварки. Термомеханиче- ский класс объединяет виды сварки, осуществляемые давлением (механической энергией) с использованием тепловой энергии общего или местного характера. К этому классу относят печную (кузнечную, прокаткой, выдавливанием – у этих видов сварки общий нагрев свариваемых частей), контактную, термитно- прессовую, индукционно-прессовую, газопрессовую, диффузионную и дугопрес- совую (эти виды сварки выполняют с местным нагревом свариваемых частей).
    Каждый вид сварки термомеханического класса выполняется по схеме сварки давлением без оплавления или с оплавлением металла кромок деталей.
    Механический класс сварки объединяет виды сварки, выполняемые дав- лением (механической энергией). К этому классу относят холодную, трением, ультразвуковую, взрывом и магнитно-импульсную сварки.
    1.3.1 Дуговая сварка
    Источником нагрева при сварке является электрическая дуга. Сварочной или электрической дугой или дуговым разрядом называется явление с образова- нием прежде всего концентрированной лучистой энергии, теплоты, звука и дру- гих эффектов в промежутке между электродом и изделием, заполненным возду- хом или газами и парами металла, при прохождении электрического тока но ним.
    Для получения дуги нужна электрическая цепь со специальным источни- ком питания. Для питания дуги электрическим током пользуются при перемен- ном токе сварочным трансформатором, при постоянном токе – сварочным преоб- разователем, агрегатом с двигателем внутреннего сгорания или сварочным вы- прямителем. От источника питания 5 ток подводится сварочными проводами 4 через электрододержатель 3 к электроду 2 и свариваемому изделию 6 (см. рису- нок 1.4, а), между которыми горит дуга 1. Включив источник питания, сварщик

    11
    зажигает дугу и поддерживает ее горение. Для зажигания дуги на зажимах ис- точника питания должно быть напряжение в несколько десятков вольт. Ток, про- ходящий по сварочной цепи, может достигать нескольких тысяч ампер. Сопро- тивление электрической дуги больше, чем сопротивление сварочного электрода и проводов, поэтому большая часть тепловой энергии электрического тока выделя- ется именно в плазму электрической дуги. Этот постоянный приток тепловой энергии поддерживает электрическую дугу от распада.
    а)
    б)
    Рисунок 1.4 – Сварочная электрическая цепь с дугой (а) и сварочная дуга
    (б), где 1 – сварочная ванна; 2 – электрод; 3 – электродержатель; 4 – провода; 5 – источник питания; 6 – свариваемое изделие; L – длина дуги
    При сварке плавящимся электродом шов образуется вследствие расплав- ления электрода и кромок основного металла. При сварке неплавящимся элек- тродом шов заполняется металлом свариваемых частей.
    К плавящимся электродам относят стальные, медные и алюминиевые. К неплавящимся – угольные, графитовые (графитизированные – искусственный графит) и вольфрамовые (вольфрамовые сплавы).
    При горении дуги плавящийся электрод по мере его плавления необхо- димо непрерывно подавать в дугу (в зону сварки) и поддерживать по возможно- сти постоянную длину дуги. Длиной дуги называют расстояние между концом электрода и поверхностью кратера (углубления) в сварочной ванне (см. рису- нок 1.4, б). При горении дуги с неплавящимся электродом длина дуги с течением времени возрастает и в процессе сварки необходима корректировка.

    12
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


    написать администратору сайта