Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Э

Электросварка


Электросварка

Электросварка — способ сварки металлов путем его нагрева и расплавления с использованием электрич. энергии. Электрич. нагрев позволяет получить темп-ры, превосходящие темп-ры плавления металла, не изменяя его хим. состава. Э. — важнейший вид сварки металлов в строительстве, который занимает первое место по объему работ, числу действующих установок и численности рабочих. Процесс Э. характеризуется параметрами сварочной дуги, строением сварочного шва и технологич. параметрами производства.

Электрическая сварочная дуга относится к электрич. разрядам в газах сравнительно высокого давления, высокой плотности тока в газовом канале и низкого напряжения между электродами. Она является концентриров. источником тепла и применяется для расплавления осн. (кроме свариваемых изделий) и присадочного (электроды или проволока, подающиеся к сварному шву) материалов. В зависимости от среды дугового разряда различают: открытую дугу (горящую в воздухе), закрытую (горящую под слоем флюса или шлаковой оболочкой); дугу, горящую в среде защитных газов. Сварочная дуга может образовываться постоянным и перем. током.

Сварочная дуга представляет собой длит, мощный электрич. разряд, образующийся между двумя электродами или между электродом и свариваемым металлом (рис. 1). Дуга имеет три основные зоны: катодную LK, граничащую с катодным пятном электрода; анодную L& в зоне анодного пятна металла и зону столба Lc в виде газового канала формы у сеч. конуса или цилиндра. При этом поверхность катода испускает поток свободных электронов Эй Эг, которые, перемещаясь к аноду, сталкиваются с атомами газа А, расщепляют их на ионы и электроны. Отрицат. ионы И при захватывании свободных электронов вновь образуют нейтральный атом А.

Плотность тока при темп-ре дуги до 200°С зависит от способа сварки и может достигать следующих значений (А/мм ): 18—20 при ручной сварке электродом с покрытием; 50—100 при сварке под флюсом; 50—350 при сварке в защитном газе.

Снаружи газовый столб окружен ореолом нагретых паров и газов. Сварочная дуга характеризуется напряжением, силой тока и потенциалом ионизации дугового газа. Напряжение дуги определяется разностью потенциалов между катодом (электродом) и анодом (свариваемым металлом) . Расстояние между катодом и анодом равно сумме длин анодной L& и катодной Z.K областей, а также длине столба дуги Lc. При этом общее напряжение дуги 1/д равно сумме падений напряжения в катодной Z/к, анодной £/а областях и столбе дуги Uc Вольтамперная хар-ка дуги показывает зависимость между напряжением и током в дуге и делится на: участок падения напряжения при увеличении тока и участок стабилизиров. хар-к при силе тока 80—800 А. Все параметры столба дуги зависят от потенциала ионизации газа, с ростом которого значительно увеличивается темп-pa столба, напряженность поля и плотность тока. Поскольку напряжение ионизиров. дуги Ux зависит от насыщенности и состава ионизиров. газового столба, то потенциал ионизации обусловливает темп-ру сварочной дуги 800 °С.

Тепловые и металлургиче ские процессы сварки начинают происходить при касании концом электрода свариваемого металла. Короткое замыкание сварочной цепи и ток высокой плотности вначале мгновенно расплавляет металл и электрод в точке их касания, а затем образует прослойку из жидкого металла (рис. 2). При подъеме электрода в жидком металле образуется тонкая шейка, в к-рой плотность тока и темп-pa возрастают. При разрыве шейки образуются газы и пары, вызывающие мгновенную ионизацию столба и возникновение дуги. С этого момента начинается перенос расп-лавл. металла с электрода в сварочную ванну. Под действием собств. веса (силы тяжести) при сварке в нижнем положении капля металла переносится в сварочную ванну, а при потолочном положении перенос металла затрудняется.

1. Электрическая дуга
а — распределение падения напряжений; б— процесс объемной ионизации газа; 1 — электрод; 2 — катодное пятно; 3 — катодная область; 4 — столб дуги; 5 — анодная область; б — анодное пятно; 7— сварочная ванна; 8 — осн. металл

Тепловые процессы при сварке плавлением зависят от действия источников нагрева. В этот период теплота распространяется по изделию, используется для плавления металла и отводится в окружающую среду.

Металлургич. процессы при сварке протекают с большой скоростью при высокой темп-ре нагрева. Эти процессы характеризуются малыми объемами расплавл. металла, обеспечивают быстрый отвод тепла от сварочной ванны, создают условия для воздействия на расплавл. металл окружающей среды при след. осн. реакциях: окисление, вызывающее хим. соединение кислорода с металлом и образование окислов с ухудшением качества сварного шва. С железом кислород образует три окисла: закись железа, окись железа и закись-окись железа. Осн. условие получения наплавл. металла высокого качества — защита его от окисления кислородом окружающей среды. Это достигается созданием вокруг зоны плавления защитной среды из газов и шлаков, а также раскислением металла шва (раскисление—процесс удаления кислорода из наплавл. металла с целью повышения его качества).

Кристаллизация и строение сварного шва происходят в сварной ванне, образов, расплавл. металлом, который перемещается вместе со сварочной дугой вдоль шва (рис. 3). Давление дуги, обусловл. ударами заряж. частиц о поверхность металла, создает головную, более глубокую часть ванны. При сварке металла перем. током давление дуги периодически изменяется, отчего на поверхности шва образуются волны. Процесс кристаллизации сварных швов отличается от кристаллизации металла в больших объемах высокой скоростью охлаждения и малым объемом сварочной ванны. Металл ванны в жидком состоянии находится очень короткое время, т.к. скорость сварки очень велика (3—11 м/ч для ручной, 50 м/ч — для автоматич. сварки). После интенсивного нагрева металла электрич. дугой происходит быстрый отвод тепла, что вызывает образование кристаллитов на линии расплавления, которые растут в сторону толщи металла шва.

Технология дуговой сварки. В строительстве дуговая сварка применяется при изготовлении и монтаже металлич. конструкций (балок, ферм, колонн и т.п.), при изготовлении и монтаже арматуры и т.п. При этом применяются след. осн. виды электродуговой сварки: плавящимися металлич. электродами с флюсовым покрытием; плавящимися металлич. электродами под слоем флюса или шлака, регулирующими процессы окисления и восстановления свариваемого металла; не-плавящимися электродами (вольфрамовыми) с присадочным материалом (проволокой) в среде защитного газа (аргоне, гелии, углекислом газе); неплавящимся вольфрамовым электродом и сжатой дугой плазм, газа; импульсной дугой постоянного тока, горящей между электродом и свариваемым металлом в среде защитного газа (импульсное изменение сварочного тока обеспечивает точную дозировку тепловой энергии); двумя плавящимися электродами и сварным металлом; двумя не-плавящимися вольфрамовыми электродами косвенного действия с присадочным металлом.

По типу сварного шва Э. подразделяется на: шовную, точечную, многошовную, ванную и ванно-шовную. Шовная и точечная Э. выполняются с накладками или внаклейку с получением сварного шва с заданными размерами и необходимой прочностью. Последовательность выполнения швов зависит от класса стали и < хим. состава.

Дуговая сварка многослойными швам применяется для соединения стальных и ар мату рных элементов в условиях строит, плс щадки. Сварное соединение может выпал няться с накладками или с установкой скоб подкладок в виде дополнит, детали. Сварньи швы выполняются послойно вручную или ( применением шланговых полуавтоматов Ванная и ванно-шовная сварки применяются для стыковки металлич. стержней диаметром 20—80 мм. Суть этих видов Э. состоит в том, что в пространстве, образованном между торцами стержней и медной прокладкой, создается жидкая ванна расп-лавл. металла.



Похожие статьи:
Эффективность управления

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Э

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум