SlideShare a Scribd company logo
1 of 34
Практична робота Дифузійне зварювання
Цель работы: Изучение устройства оборудования и особенности диффузионной и холодной
сварки
Задание:
Изучение оборудования и особенности диффузионной сварки; составить таблицу технических
параметров оборудования;
Изучить оборудование и особенности холодной сварки; составить таблицу технических
параметров оборудования;
Форма отчета: Таблицы с описанием
Теоретические основы:
Диффузионная сварка
Диффузионная сварка осуществляется за счёт взаимной диффузии атомов контактируемых
частей при относительно длительном воздействии повышенных температур и незначительной
пластической деформации. Сварку выполняют в вакууме, инертныхгазах или при ограничении
доступа кислорода к соединительным поверхностям.
Поступление кислорода ограничивают обваркой зоны соединения по периметру сечения. Иногда
используют жидкие среды из смеси солей с температурой плавления, близкой к Т с . Обычно
сваривают в вакууме при Тс = 0,5…0,8 Тпл, tс = 60…1300 с, давлениях p c= 20Мпа и разряженных
n = 1,33*10-3…1,33*10-5 Па. Поверхности отчищают от окислов, масла и других загрязнений; с
уменьшением их шероховатости сварка облегчается. Часто поверхности подготавливают
точением с 6-м классом шероховатости, при черновой обработке и шлифовании прочность
соединения ниже, а Тс, pс , tс выше. Так, титан при tс =60 с качественно сваривается после
токарной чистовой обработки и шлифовании соответственно с деформацией 4… 6 и 3…5% при
pс = 15 Мпа и Тс = 1100…10000 С, а после полирования при Тс = 8000 С с деформацией 1…2%.
Обезжиривание четырёххлористым углеродом предпочтительнее протирки ацетоном.
Прочность низкоуглеродистых сталей при Тс = const повышается с ростом pс (рис.1 а), однако при
Тс >10000 С она начинает уменьшатся. Вместе с тем при повышении pс от 20 до 50 Мпа
прочность повышается мало. Конструкционные стали, сваренные при Тс = 800 и 9000 С и pс 5 и10
Мпа не равно прочны исходному материалу и разрушаются по соединению. Повышение pс от 10
до 50 Мпа делает их равнопрочными с исчезновением границы раздела в микроструктуре. При 50
Мпа заметно снижение прочности. С повышением Тс от 1000 до 11000 С при 50 Мпа
относительная деформация соединений близка к 4,5 и 16%, а при pс = 20 МПа – к 1,5… 2%.
Такого рода зависимости справедливы и для других конструкционных материалов.
Повышение Тс от 900 до 10000 С увеличивается oв тем сильнее, чем больше tс(рис.1 б) и больше
разряжение (рис. 1 в).С повышением Тс от 900 до 11000С при сварке титанового сплава Т5-1
ударная вязкость ан повышается на 10% , а относительное удлинение ∆l с 8,5 до 17%. При tС=7
мин с повышением pС выше 20 Мпа изменяется незначительно. Вместе с тем чрезмерное
tС снижает в, ∆l и aН, а малые tС при низких TС из-за остаточных напряжений могут быть
причиной разрыва образовавшихся связей.
Взаимодействие частиц деталей обеспечивается деформацией одного, обоих металлов или
прокладок. Охлаждение под нагрузкой до 100…2000 С снижает удлинение с 13 до 7%, а до
600…10000 С - до нуля. Для практики наиболее часто используют разряжение 1,33*10-
2…1,33*10-3 Па. Его выбирают с учетом склонности материала к окислению, отношения
твердости металла и окислов и особенностей их поведения при нагреве в вакууме.
Поверхностные слои металла из-за наличия дефектов и снижения критических напряжений
сдвига деформируются быстрее, чем глубинные. Взаимодействию частиц также способствует
возгонка окислов, их испарение и растворение в металле. В рассмотренных ранее режимах время
сварки tС не включает потери на создание вакуума и откачку выделяющихся при нагреве газов.
Жаропрочные сплавы и тугоплавкие металлы из-за повышенной прочности сваривают при
TС =0,7 TПЛ. Давление деформации при малых ее скоростях близко к Т материала при TС. На
практике его выбирают несколько выше. В ряде случаев для жаропрочных и некоторых других
материалов применяют свободные от окислов прокладки в виде фольги или гальванических
покрытий, напыленныхпленок или порошков, которые благодаря более низкому Т легко
деформируются, обеспечивая требуемый физический контакт. Температуру при этом выбирают,
исходя из создания условий для объемной диффузии. Так, например, сплав ВТ14 с БрХ08
соединяют через прослойки Мо и Ni толщиной 0,1 мм сразу после плазменного напыления в
защитной среде.
Возможно применение и набора прокладок. Для низколегированных сталей благоприятны
прокладки из меди и серебра, а для легированных – титан. Гомогенизирующий отжиг при 9000 С
заметно изменяет структуру и свойства соединений в результате интенсивного диффузионного
обмена в зоне контакта.
Для качественной сварки характерен плавный переход структур. Наличие переходного слоя и
несплошностей указывает на нестабильность качества. При сварке однородных материалов
процесс завершается образованием общих зерен, а разнородных – образованием новыхфаз.
Механические свойства зависят от количества несплошностей, объединенныхмежзеренной
границей. Полное устранение несплошностей за малое время сварки tС невозможно.
Несплошности в зернах и на их границах резко снижают ударную вязкость. При постоянной
нагрузке скорость деформации и рост прочности снижаются, а tС растет. Программирование
давления, создание особых схем деформации, точное регулирование TС, ультразвуковые
колебания, магнитные поля и другие ускоряют сварку. При сварке керамики и кварца через медь
и алюминий микровыступы соединяемых поверхностей не деформируются и их рельеф
полностью повторяется поверхностями прокладок.
Диффузионной сваркой соединяют однородные и разнородные металлы, неметаллы, а также
многослойные металлы.
Для соединения керамики с металлом используют сплавы с добавками активных металлов,
окислы которых имеют более высокую теплоту образования, чем окислы, образующие основу
керамики.
Сплав ВК8 со сталью 20 соединяют через никелевую фольгу толщиной 0,1 мм. Металлокерамику
TiB2 + 6% Мо и TiB2 + 20% Tic со сталью сваривают, используя для передачи давления емкость с
толстостенной оболочкой, заполненную жидким при температурах сварки материалом.
Медная фольга из М1, М2, М3 для токоподводов сваривается в вакууме на машине МТВ-1601
при использовании графитовых электродов, давлении 13 Мпа и температуре 920…9600 С.
При диффузионной сварке детали помещают в камеру 6 (рис. 2), из которой вакуумными
насосами 1 и 2 через маслоотражатель 3 и высоковакуумные затворы 5, 12 последовательно
откачивается воздух. Детали 13 нагревают нагревателем 4 и сдавливают через промежуточный
шток 7 усилием P, создаваемым гидроцилиндром 8, который
питается от насоса 9 и управляется клапаном 10. Масло
забирается насосом из бака 11.
Детали нагреваются введенным в камеру индуктором. При
нагреве и сварке непрерывно удаляются образующиеся в камере
газы. Для нагрева наряду с током высокой частоты используются
вольфрамовые и графитовые (нагрев до 2500…30000 С),
молибденовые и титановые (нагрев до 1360…23600 С) или
нихромовые (нагрев до 10000 С) радиационные нагреватели,
непосредственное протекание тока (электроконтактный нагрев),
тлеющий разряд, инфракрасное излучение и др.
В настоящее время разработано большое количество
разнообразных однопозиционных(и многопозиционных)
установок с разными источниками нагрева.
Создана серийная универсальная машина МВД-301 мощностью
100 к Вт, предельным остаточным давлением воздуха 6,7*10-3 Па
(5*10-5 тор), TН =15000 С, PС =30 кН и индукционным нагревом.
Сварочная камера размером 420*420*420 мм рассчитана на
диффузионную сварку деталей сечением до 3000 мм2 из
однородный и разнородных металлов и их сплавов. Пневморычажный привод давления
обеспечивает статическое, динамическое и циклическое нагружение. привод допускает
перемещение деталей относительно индуктора с регулируемой скоростью без снятия давления,
скорость изменения PС и TС и длительность пауз регулируются в широких пределах. Возможна
сварка деталей пакетом и их термообработка или сварка нескольких соединений одной детали.
На базе машин МВД-10 созданы машины для сварки тонкостенных деталей в водороде, аргоне,
гелии и других защитных газах, а также в вакууме до 10-1 тор. Вакуумная система обеспечивает
требуемый вакуум и последующее заполнение камеры защитным газом. Создаются также
установки для сварки крупногабаритных деталей с PС до 6500 к Н и объемом камеры 1 м3 для
деталей размером 600*600*600 мм. Диффузионная сварка применяется во многих отраслях
промышленности.
Порядок выполнения задания:
1. Изучить оборудование и особенности диффузионной сварки; составить таблицу технических
параметров оборудования:
Марка машины wкВт Р,мПа(ост) Тн, Рс,кН
МТВ – 1601
МВД – 301
2. Изучить оборудование и особенности холодной сварки; составить таблицу технических
параметров оборудования:
Марка машины Рос,кН Fст, Fал, м,
МСХС – 08
МСХС – 2005
МСХС – 802
МСХС – 20-3
3. Контрольные вопросы:
1.Сущность диффузионной сварки, для чего необходим вакуум?
2.Из чего состоят упаковки для диффузионной сварки?
3.Сущность и область применения холодной сварки, ее виды?
4.Из чего состоят машины для сварки?
Практична робота «Індукційне зварювання»
Цель работы: ознакомление с основным способом сварки.
1. Краткие теоретические сведения
Среди различных типов сварки, существует, так называемая, индукционная, или же
высокочастотная сварка. Ее принцип работы весьма интересен, кроме того, она является
достаточно удобной и актуальной на сегодняшний день, поэтому взглянем на этот тип сварки
поближе.
Суть такой сварки заключается в том, что металлические детали нагреваются, при пропускании
через них электрического тока высокой частоты, в результате чего они сдавливаются. Вводить в
металл токи высокой частоты очень удобно вот в такой, индукционный бесконтактный способ.
Помимо всего прочего, ими очень удобно пользоваться для того, чтобы сконцентрировать в зоне
нагрева большое количество теплоты, а также поверхностный эффект близости индуктивного
сопротивления. Таким образом, как правило, такими токами пользуются посредством их
выработки ламповыми или машинными генераторами. Наиболее подходящими деталями для
работы с таким типом сварки, является сварка труб и трубопроводов.
На рисунке ниже, показано устройство работы трубосварочного станка, в который подводятся
специальные сварочные контакты, наделенные индукционными токами. Так, в станок помещают
деталь – круглую трубу, которая зажимается между ведущими роликами, а также обжимается
специальными обжимными роликами. При этом устанавливается зазор заготовки до контакта
сварки, и он должен быть четко отрегулированным. Для того чтобы отрегулировать этот зазор,
необходимо чтобы кромки располагались под острым углом, и сходились в точке контакта со
сваркой. Одновременно с этим, подводиться ток от высокочастотного генерирующего
устройства, и подключается оно к неподвижным контактам. Таким образом, в точке
соприкосновения кромок будет возникать наибольшее значение плотности тока, соответственно,
это будет и точка наивысшей температуры, поэтому и начинается процесс сварки под
воздействием обжимных роликов.
1 - изделие; 2 - сердечник (из феррита); 3 - контакты сварочника; 4 - обжимные ролики.
1 - изделие; 2 - рабочий индуктор; 3 - сердечник; 4 - ролики для обжима
Для того, чтобы уменьшить шунтирование сварочного тока, внутрь трубы или заготовки
вводиться специальный ферритный сердечник, из-за чего начинается процесс увеличения
частоты токов и индуктивного сопротивления шунтируемых путей. Кроме того, утечка токов
между контактами, вместе с вводом ферритного сердечника, существенно уменьшается.
Также, в индукционной сварке может применяться схема с подключением сварочного тока к
заготовке, посредством индукционного способа (на рисунке справа). В этом случае, к индуктору
подводят электрический ток, который индуцируется, непосредственно, к заготовке. Такой способ
является несколько упрощенным, соответственно, и более дешевым. Коротко о характеристиках
работы с заготовками:
- допустимые диаметры изделий: от 12-60 мм, до 325-425 мм;
- толщина стенок от 2-8 мм;
- рабочая мощность установки 160 кВт;
- скорость сварки 30-50 м/мин.
Кроме всего прочего, возможно также и индукционная сварка немагнитных материалов
(например, латунь).
2. Порядок выполнения работы
1.Подробно изучить краткие теоретические сведения:
- определение сварки, как технологического процесса;
- сущность индукционной сварки .
2. Оформить отчет, в котором представить по заданию преподавателя классификацию видов
сварки.
Практична робота «Термітне зварювання»
Цель работы: ознакомление с классификацией и основным способом сварки.
1. Краткие теоретические сведения
Термитная сварка широко применяется в промышленной и строительной сфере благодаря
высокой скорости соединительной операции и прочному составу шва. Главной особенностью
такой сварки является возможность проведения процесса без задействования сварочного
инвертора и специальных марок электродов. Теплозаряд исходит из накаленного до
определенного режима металла, образовавшегося в результате горения термита, который
представляет совокупность металлических порошкообразных смесей с оксидами других
металлов.
Характеристика процесса
Классическая сварка термитным способом основана на применении термитов из алюминиевого
сплава с соединением железной окалины. К термитам также можно подсыпать легирующие
вещества, необходимые для повышения механических качеств, и металлонаполнители для
образования высокого уровня жидкого реакционного продукта.
Сварка металла термитная состоит из особенного процесса самовоспламенения порошкового
состава термита, происходящего в ходе химических реакций взаимодействия оксида железа. С
помощью данного свойства сварку можно проводить на участках с заполнением горючим газом и
в полном вакууме.
Область применения
Термитная сварка необходима на случай срочного соединения двух стержней из металла для
возведения арматурной сетки большого диаметра. Для сварочного действия должны
использоваться огнеупорная лабораторная посуда. Широко применима спайка этим методом в
сфере транспортного или электротехнического производства.
Часто термитная сварка применяется для соединения железнодорожных шпал, связных линий и
электропроводов. Ее активно применяют в период ремонтных работ для спайки
крупногабаритных стальных и чугунных корпусов, а также для скрепления деформированных
деталей из стали, к примеру, объемных зубьев шестерен.
Достоинства и недостатки метода
К преимуществам технологии можно причислить следующие свойства:
-Простота выполнения. Сварочный процесс термитным порошком, служащим для спайки
стальных и алюминиевых изделий, можно совершать даже новичкам.
- Термиты обладают прочным качеством при спайке. Швы после такой сварки имеют
эстетичный вид, они долговечны.
- Энергоэкономность. Инвертор для проведения работ имеет компактный вес и не поглощает
много энергии.
К минусам можно отнести пару показателей.
- Первое — для проведения термитной сварки необходимо дополнительное оборудование
- Второе — термитная сварка не подлежит контролю, поэтому для качественной работы лучше
доверить процесс профессиональному сварщику.
Правила выполнения работ
Для качественного проведения сварочного процесса следует придерживаться ряда несложных
правил:
-Количество термитного порошка должно браться с таким расчетом, чтобы в ходе химической
реакции, под воздействием которой происходит расплавка металла, произошло выделение
теплоэнергии, необходимой для соединения двух участков.
- Перед началом работы следует проверить порошок на наличие крупных взвесей и железных
окалин, которые должны быть полностью в измельченном состоянии.
- Импульс подаваемой температуры, расплавляющей порошковую смесь, должен составлять не
меньше 1340°C.
-Химический процесс, протекаемый при термитной сварке, длится не более чем 30 секунд, за
этот период количество порошка в шихте отходит в жидкое состояние, заполняющее отдельные
части заготовок и шлак.
Сварочный процесс.Для удержания жидкой смеси на поверхности соединительных частей
используются сварочные формы разъемного типа. Перед использованием формы промазываются
огнеупорной глиной, после чего через отверстия в них проделывают горелку, а углы
свариваемых деталей раскаляют до температуры 850–900°С.
Термитный состав, разогретый в огнеупорных тиглях, после перерыва в 6 секунд вливают в
форму. Термитная сварка, проводимая методом интервального залива, не предусматривает
разогрев торцевых краев деталей, а формы и тигли служат одним целым.
Форма и тигельная колба имеют между собой разделитель в виде пластины, толщина которой
рассчитана на быструю расплавку по завершению термитной реакции. Раскаленный материал
вливают в форму, концы слегка расплавляют, и проводят зажим с двух сторон деталей.
Расход термитного порошка, рассчитанного для безнагревательного процесса, больше в
несколько раз, чем для разогревательной технологии.
Но стоит заметить, что холодная сварка имеет большую производительность по сравнению с
горячей из-за начального разогрева, который занимает полчаса.
Форма для заливки термитной смеси не должна содержать конденсат, так как, попадая в
раскаленную жидкость, лишняя влага может спровоцировать выброс жидкого металла. Действуя
по всем правилам безопасности в процессе работ персонал должен быть защищен спецовочным
костюмом, а лицо закрыто огнеупорной маской.
2. Порядок выполнения работы
1.Подробно изучить краткие теоретические сведения:
- определение сварки, как технологического процесса;
- сущность сварки трением.
2. Оформить отчет, в котором представить по заданию преподавателя классификацию видов
сварки.
Практична робота «Зварювання тертям»
Цель работы: ознакомление с классификацией и основным способом сварки.
1. Краткие теоретические сведения
Сваркой называют технологический процесс получения механически неразъемных соединений,
характеризующихся непрерывностью структур – непрерывной структурной связью. Это технологический
процесс, с помощью которого изготавливаются все основные конструкции гидротехнических
сооружений, паровых и атомных электростанций, автодорожные, городские и железнодорожные мосты,
вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные
краны и многие другие изделия.
Если некоторое время тому назад конструкции изготавливались в основном из относительно просто
сваривающихся материалов,то в настоящее время,наряду с традиционными, для сварных конструкций
применяются материалы с весьма различнымифизическими характеристиками: коррозионно-стойкие и
жаропрочные сталии сплавы, никелевые и медные сплавы с особымисвойствами, лёгкие сплавы на
алюминиевой магниевой основах, титановые сплавы, ниобий, тантал и другие металлы исплавы.
Многообразие свариваемых конструкций и свойств материалов, используемых для изготовления,
заставляют применять различные способы сварки, разнообразные сварочные источники теплоты.
Для сварочного нагрева и формирования сварного соединения используются: энергия, преобразованная в
тепловую посредством дугового разряда,электронного луча, квантовых генераторов; джоулево тепло,
выделяемое протекающим током по твёрдому или жидкому проводнику; химическая энергия горения,
механическая энергия, энергия ультразвука и других источников. Все эти способы требуют разработки,
производства и правильной эксплуатации разнообразного оборудования, в ряде случаев с применением
аппаратуры, точно дозирующей энергию, со сложными схемами,иногда с использованием технической
электроники и кибернетики. Разнообразие способов сварки, отраслей промышленности, в которых её
используют, свариваемых материалов,видов конструкций, и огромные объёмы применения позволяют
охарактеризовать технологический процесс сварки, как один из важнейших в металлообработке.
История сварки. Сварка возникла на первом этапе развития человеческойцивилизации. Еще в каменном
веке камнем подходящей формы древний человек мог отковать изделия из самородков благородных
металлов - золота, серебра,меди. Таким же технологическим приемом, когда необходимо было увеличить
размеры изделия, соединяли эти пластины между собой, т.е. применяли один из видов сварки - холодную
сварку,- сварка металлов в холодном состоянии путем приложения деформирующих усилий. Этот первый
вышедший из древнего периода способ сварки получил развитие в настоящее время для соединения
медных, алюминиевых проводов, оболочек кабелейсвязи, морозильных камер холодильников и т.д. В
древние времена этот способ был использован при сварке благородных металлов,которые практически не
окисляются. Ударяя по сложенным вместе кускам металла,удавалось добитьсяпрочного соединения. В
Дублинском Национальном музее хранится золотая коробка, изготовленная в эпоху поздней бронзы,
стенки и днище ее скованы плотным швом. Как считают эксперты,изготовлена она с помощью холодной
сварки.
В начале железного века начали получать кричное железо. Куски железной руды (оксиды и др.
соединения железа) нагревали вместе с углем иполучали комки, в которых перемешаны частицы железа,
шлака и остатков угля. А затем этикомки (крицы) многократно нагревали и проковывали в горячем
состоянии. Частицы шлака и угля выдавливались, а отдельные частицы железа соединялись между собой -
связывались,образуя плотный металл. Многократный нагрев и ковка - сварка делалиметалл чище и
плотнее. Для раскисления добавлялиприродные сланцы.
Большое значение для развития техники обработки черных металлов имела сварка железа с разным
содержанием углерода с целью улучшения качества лезвия режущих и рубящих орудий. Это требовало
большого мастерства кузнецов, т.к. температура сваркижелеза с различным содержанием углерода
неодинакова. При изготовлении мечей,дротиков, ножей выполняли сварку полос железа и стали с
выходом последней на режущую часть лезвия. Это давало хорошее сочетание мягкого и вязкого железа
или низкоуглеродистой сталис твердой, но хрупкой сталью,содержащейбольшое количество углерода.
В скифский период в некоторых случаях делались попытки произвести сварку бронзы с бронзой путем
прилива. Однако не всегда получалось прочное соединение. Литейщики раннего железного века при
починке изделий (например, котлов) пробивали в стенках отверстие, таким образом,получалась
соединяющая отливка, напоминающая форму заклепки.
Металлургия и металлообработка больших успехов достигли в Древней Русив
X-XIIIв. в связис высоким развитием древнерусского ремесла. Технический уровень на Руси был выше,
чем в Западной Европе. С помощью кузнечной сварки изготавливалось более 70% металлических
изделий. С успехом применяли сварку железа с высокоуглеродистой сталью (до 0,9%).С помощью сварки
изготавливали огнестрельное оружие. До появления в конце XV века пушек отлитых из бронзы,
артиллерийские орудия выковывали из железа. Их изготавливали следующим образом:
1) Выковывали из крицы железный лист;
2) Скручивали его на железной оправке в трубу;
3) Сваривали продольным швом внахлестку;
4) Затем на нее наваривали одну или две трубы,так чтобы продольные швы располагались в разных
местах.
Полученные заготовки были короткие, поэтому для получения достаточно длинного ствола орудия
несколько таких заготовок соединяли между собой также при помощи сварки. Для этого
соответствующие концы труб выковывались в виде внутреннего и наружного конуса, соединяли и
сваривали их внахлестку. В казенную часть ствола ввариваликоническую железную заглушку, а рядом
прорубалось запальное отверстие.
Древнерусские мастера успешно применяли сварку бронзы и стали(например, топорики, найденные в
районе Старой Ладоги - обух бронзовый, а лезвия стальные). Приизготовлении пушек применяли и
литейную сварку - заливали расплавленной бронзой соединяемые детали.
В то же время сварка металлов - кузнечная, литейная, пайка развивались медленно. В 19 веке в
промышленности была механизирована кузнечная сварка. Ручной труд молотобойца был механизирован
(замененработой машин), т.е. сталиприменяться механические молоты с весом бойка до 1 т.,
производящим от 100 до 400 ударов в минуту. Значительно улучшилась конструкция печей для нагрева
свариваемых деталей,заменивших примитивные кузнечные горны. Печи переводятся на твердое,жидкое
и газообразное топливо. Совершенствуется и технология сварки. Способом кузнечной сварки готовили
биметалл. Листы разнородных металлов собирали в пакет,нагревали в печах и пропускали через валки
прокатного стана. Особое применение кузнечная сварка находила в производстве стальных труб с
прямолинейным продольным нахлесточным швом, а также спирально - шовные трубы. Применялась
сварка и при ремонте клепаных конструкций (рамы паровозов, корпуса судов) когда доступ, по крайней
мере,с одной стороны после их сборки был возможен. Кроме того, применялась она при производстве
инструментов, орудий труда и т.д. Однако во многих отраслях производства кузнечная и литейная сварка
ввиду ограниченных возможностей пламени, уже не удовлетворяла возросшим требованиям техники.
Крупногабаритные конструкции и сложные по форме изделия невозможно было равномерно нагреть
пламенем и успеть проковать или полностью залить стык до его остывания
Сварка трением. Сварка трением это разновидность сварки давлением,при которой нагрев
осуществляется трением,вызванным перемещением (вращением) одной из соединяемых частей
свариваемого изделия (рисунок 1).Она происходит в твердом состоянии при воздействии теплоты,
возникающей при трении поверхностей свариваемого изделия.
Рисунок 1. Схема сваркитрением
Процесс образованиясварного соединения:
1) вследствие действия сил трения сдираются оксидные плёнки;
2) наступает разогрев кромок свариваемого металла до пластичного состояния, возникает временный
контакт, происходит его разрушение и высокопластичный металл (металл шва) (см.рисунок 1)
выдавливается из стыка;
3)прекращение вращения с образованием сварного соединения.
Сварка трением это разновидность сварки давлением,при которой механическая энергия, подводимая к
одной из свариваемых деталей,преобразуется в тепловую; при этом генерирование теплоты происходит
непосредственно в месте будущего соединения. Теплота может выделятьсяпри вращении одной детали
относительно другой (рис2, а) или вставкимежду деталями(рис. 2, б, в), при возвратно-поступательном
движении деталейв плоскости стыка с относительно малымиамплитудамии при звуковой частоте (рис.
2, г). Деталипри этом прижимаются постоянным или возрастающим во времени давлением. Сварка
завершается осадкойибыстрым прекращением вращения.
В зоне стыка при сварке протекают различные процессы. По мере увеличения частоты вращения
свариваемых заготовок при наличии сжимающего давления происходит притирка контактных
поверхностей и разрушение жировых пленок, присутствующих на них в исходном состоянии. Граничное
трение уступает место сухому. В контакт вступают отдельные микровыступы, происходит их деформация
и образование участков с ненасыщенными связямиповерхностных атомов,между которыми мгновенно
формируются металлические связии немедленно разрушаются вследствие относительного движения
поверхностей. Этот процесс происходит непрерывно и сопровождается увеличением фактической
площади контакта и быстрым повышением температуры в стыке. Приэтом снижается сопротивление
металла деформации, и трение распространяется на всю поверхность контакта. В зоне стыка появляется
тонкий слой пластифицированного металла,выполняющего роль смазочного материала,и трение из
сухого становится граничным.
Рис.2. Схемы процесса сварки трением: 1 - свариваемые детали; 2 - вставка; 3 - зона сварки
Под действием сжимающего усилия происходит вытеснение металла из стыка исближение свариваемых
поверхностей (осадка). Контактные поверхности оказываются подготовленными к образованию сварного
соединения: металл в зоне стыка обладает низким сопротивлением высокотемпературной деформации,
оксидные пленки утонены, частично разрушены и удалены, соединяемые поверхности активированы.
После торможения, когда частота вращения приближается к нулю, наблюдается некоторое понижение
температуры металла в стыке за счет теплоотвода.
Сварка трением позволяет получить прочные соединения не только изодно-именных, но и из
разноименных металлов и сплавов, даже таких,теплофизические характеристики которых резко
различны. Основными типами сварных соединений при сварке трением являются: стыковые соединения
стержней и труб, соединения стержней и трубы с плоской поверхностью.
Машинная сварка трением. Машины для сварки трением обычно содержат следующие основные узлы
(рис. 3): привод вращения 1 шпинделя с ременной передачей2; фрикционную муфту 3 для сцепления
шпинделя с приводным устройством; тормоз 4 для торможения шпинделя; два зажима для крепления
свариваемых заготовок 7; переднюю бабку 5 со шпинделем, несущим на себе вращающийся зажим 6;
заднюю бабку 8 с неподвижным зажимом; пневматические или гидравлические цилиндры 9,
обеспечивающие создание необходимого рабочего (осевого) давления машины; пневматическую,
пневмогидравлическую или гидравлическую схему управления силовым приводом машины; шкаф
управления.
Рис. 3. Принципиальная конструктивно-кинематическая схема машины для сварки трением
В большинстве машин в состав привода вращения входят трехфазный асинхронный электродвигатель,
клиноременная передача с зубчатым ремнем. В машинах для микро- и прецизионной сварки, шпиндель
которых должен развивать очень высокую частоту вращения (80-650 с-1), в качестве привода
применяются пневматические турбины, которые характеризуются быстрым разгоном иторможением,
позволяют обходиться без передачипри помощи непосредственного сочленения вала со шпинделем
машины.
Машины для сварки трением Первая машина для сварки металлов трением «МСТ-1» была разработана во
и внедрена для сварки заготовок инструмента на Сестрорецком инструментальном заводе в 1959 г. В
Институте разработано несколько десятков типоразмеров оборудования, в том числе ряд «МСТ-23»,
«МСТ-35», «МСТ-41» и «МСТ-51» с пневмогидравлическим приводом мощностью от 10 до 75 кВт,
охватывающий диапазон свариваемых диаметров стальных заготовок от 10 до 70 мм,и ряд «МСТ-0401»,
«МСТ-2001», «МСТ-6001», «МСТ-120.01» с гидравлическим приводом мощностью от 4 до 160 кВт и
диапазоном диаметров свариваемых стальных изделий от 5 до 120 мм.
Организован выпуск первого ряда машин на Волковысском заводе литейного оборудования, машины
«МСТ-2001» – на Гомельском станкостроительном заводе и«МСТ-120.01» – на Краматорском заводе
тяжелого станкостроения.
В настоящее время в ОАО «Институт сварки России» изготовлен экспериментальный макет,который
после отладки будет использован для исследования технологии сварки трением перемешиванием.
Материалы,используемые для сварки
1. Сварочная проволока
Проволока маркируется индексом Св. (сварочная) и следующих за ним букв и цифр. Буквамиобозначены
химические элементы,содержащиеся в металле проволоки: А — азот (только в высоколегированных
проволоках), Г — марганец, С — кремний, X — хром, Н — никель, М — молибден, Т — титан, Ю —
алюминий, Ц — цирконий и др. Первые две цифры, следующие за индексом Св. указывают содержание
углерода в сотых долях процента, а цифры после букв — содержание данного элемента в процентах.
Отсутствие цифры после буквенного обозначения легирующего элемента означает, что этого элемента в
проволоке менее одного процента. Буква А на конце обозначений марок низкоуглеродистой и
легированной проволоки указывает на пониженное содержание вредных примесей (серы и фосфора).
Например, сварочная проволока марки Св-08ХГ2С содержит 0,08% углерода, до 1 % хрома, до 2%
марганца и до 1 % кремния.
2.Металлические электроды
Металлические электроды изготовляют по ГОСТ 9466—75 «Электроды, покрытые металлические для
ручной дуговой сварки и наплавки. Классификация, размеры и общие технические требования».
Электроды классифицируют по назначению, типу, маркам,толщине покрытия, качеству,допустимым
пространственным положениям сварки или наплавки и т.д. По качеству (точностьизготовления,
состояние поверхности покрытия, сплошность металла шва,содержание серы и фосфора в наплавленном
металле) электроды подразделяются на тригруппы: 1, 2, 3.Покрытие электрода должно быть однородным,
плотным, прочным, без трещин, вздутий, наплывов и эксцентричности относительно оси стержня.
Допускаются шероховатость и отдельные риски глубиной менее четвертитолщины покрытия, вмятины
глубиной до половины толщины покрытия и другие мелкие дефекты. Прочность покрытия испытывают
следующим образом: при падении плашмя на стальную плиту с высоты 1 м электродов диаметром менее
4 мм и с высоты 0,5 м электродов диаметром 4 мм и более покрытие не должно разрушаться.
Влагостойкость покрытия проверяют погружением электрода в воду и выдержкой в течение 24 ч при
температуре 15...25°С.Электроды упаковывают в водонепроницаемую бумагу или полиэтиленовую
пленку; пачки массой3...8 кг укладывают в деревянные ящики. Масса ящика 30...50 кг. На каждой пачке
имеются этикетка,содержащая наименование предприятия-изготовителя, условное обозначение
электродов, область их применения, режимы сварки, механические и специальные свойства металла шва
и др. Тип электрода обозначается буквойЭ и цифрой, указывающейгарантируемый предел прочности
металла шва в кгс/мм2. Буква А в обозначении указывает,что металл шва,наплавленный этим
электродом, имеет повышенные пластические свойства. Такие электроды применяют при сварке наиболее
ответственных швов. Каждому типу электрода соответствует несколько марок,на каждую из которых
разработаны технические условия. Например, типу Э42 соответствуют электроды ОММ-5, ЦМ-7, МЭЗ-04
и др. Марка электрода — это его промышленное обозначение, характеризующее стержень и покрытие.
Преимущества и недостатки сватки трением
1. Преимущества
Строго локализованное тепловыделение в приповерхностных слоях деталейпри сварке трением является
главной особенностью этого процесса, предопределяющей его энергетические и технологические
преимущества, к которым в первую очередь относят:высокую производительность. Объем тонкого слоя
нагреваемого металла настолько незначителен, что весь цикл его нагрева обычно укладывается в весьма
малый промежуток времени — от нескольких секунд до 30 секунд (в зависимости от свойств материала и
размеров сечения свариваемых деталей); это определяет высокую производительность процесса сварки
трением; конкурировать с нею в этом отношении может лишь электрическая контактная стыковая сварка.
Высокие энергетические показатели процесса. Локальное генерирование тепла и малые объемы
нагреваемого при сварке трением металла обусловливают весьма высокийкоэффициент полезного
действия процесса сварки трением; расход энергии и мощности при сварке трением в 5—10 раз меньше,
чем,например, при электрической контактной сварке встык Высокое качество сварного соединения. При
правильно выбранном режиме сварки металл стыка иприлегающих к нему зон обладает прочностью и
пластичностью, не меньшими, чем основной металл соединяемых деталей; стык свободенот пор,
раковин, различного рода инородных включений и других макропороков, а металл стыка изон
термического влияния в результате ударного термомеханического воздействия (быстрые нагрев и
охлаждение в присутствии больших — в несколько сотенатмосфер — давлений), по своему характеру
близкого к режимам термомеханическойобработкиметаллов,приобретает равноосную и сильно
измельченную структуру (рис. 38).
Стабильность качества сварных соединений. Детали, сваренные трением при одном и том же режиме,
отличаются повторяемостью механических свойств; варьирование временного сопротивления, угла
изгиба, величины ударной вязкости и других показателей в партии деталей,сваренных на неизменном
режиме, не превышает 7—10%. Это позволяет обоснованно применять выборочный контроль качества
партии деталей,что особенно важно при отсутствиив настоящее время простых, надежных и дешевых
методов неразрушающего контроля стыковых соединений, пригодных для использования в условиях
сварочных цехов. Независимость качества сварных соединений от чистоты их поверхности. При сварке
трением нет необходимости в зачистке перед началом процесса вводимых в контакт поверхностей; в
отличие, например, от контактной сварки боковые поверхности деталейтакже могут оставаться
неочищенными, что в значительной мере экономит время вспомогательных операций. Возможность
сварки металлов и сплавов в различных сочетаниях. Процесс сварки трением позволяет выполнять
прочные соединения не только одноименных, но и разноименных металлов и сплавов, причем даже таких,
которые другими способами сварки либо вовсе не получаются, либо их получение сопряжено с большими
трудностями. Изучены и освоены в промышленном производстве такие, например, сочетания
разноименных материалов,как алюминий со сталью,медь со сталью,титанс алюминием, медь с
алюминием и другие. Гигиеничность процесса. Сварку трением от других видов сварки выгодно отличает
гигиеничность процесса: отсутствие ультрафиолетового излучения, вредных газовых выделений и
горячих брызг металла. Простота механизации и автоматизации. Сварку трением выполняют на
специальных машинах; основные параметры процесса сравнительно легко программируются, и, как
правило, все оборудование представляет собойлибо полуавтоматы с минимальным использованием
ручного труда, либо автоматы,работа которых протекает без участия человека.
2. Недостатки
Сварка трением не является универсальным процессом. С ее помощью могут осуществляться соединения
лишь таких пар деталей,из которых хотя бы одна является телом вращения (круглый стержень или
труба),ось которого совпадает с осью вращения; при этом другая деталь может бытьпроизвольной
формы, но должна иметь плоскую поверхность, к которой приваривается первая деталь. Этот недостаток,
однако, несущественно ограничивает применяемость сварки трением; анализ характера производства
показывает,что в машиностроительных отраслях промышленности количество деталейкруглого сечения
составляет до 50—70% от общего числа свариваемых деталей. Некоторая громоздкость оборудования, в
результате чего процесс не может быть мобильным; процесс осуществим лишь при условии подачи
заготовок, подлежащих сварке, к машине (приварка малых деталейк массивным конструкциям с
помощью переносных машин исключается). Искривление волокон текстуры проката в зоне пластического
деформирования — волокна близ стыка располагаются в радиальных направлениях и выходят на
наружную (боковую) поверхность сваренной детали. В деталях,работающих в условиях динамических
нагрузок, стык с таким расположением волокон может оказаться очагом усталостного разрушения, а в
других деталях,работающих в агрессивных средах, — очагом коррозии. Лучшим средством
предотвращения указанных дефектов является сохранение на деталиграта. Другие средства борьбы с
этими нежелательными явлениями могут значительно увеличить стоимость изготовления детали. Следует
также указать на неудобства,связанные с необходимостью съема грата,когда это по конструктивным
соображениям оказывается необходимым. На это затрачиваетсядобавочное время либо на сварочной
машине, либо на отдельном рабочем месте.
Особенности образования соединения при сварке трением. Несмотря на кажущуюся простоту, процесс
сварки металлов трением в действительностивесьма сложени многообразен; он подчинен многим
закономерностям, так как в нем соседствуют ивзаимодействуют такие явления, как тепловыделение и
износ поверхностей при трении; непрерывное образование и немедленное же разрушение металлических
связеймежду сопряженными поверхностями в процессе их относительного движения; почти мгновенный
нагрев и очень быстрое охлаждение малых объемов металла в присутствии очень больших (достигающих
тысячиатмосфер) удельных давлений; упругопластические деформации в микрообъемах выступов
шероховатых поверхностей и в макрообъемах слоев металла,прилегающих к этим поверхностям; наклеп
и рекристаллизация металла; взаимная диффузия, а также внедрение макроскопических частицметалла
одной из свариваемых деталейв тело другой и др.
Теория сварки трением сложна и далеко еще не разработана. Однако выполненные уже исследования
позволяют представить качественную картину явлений, происходящих в стыке при сварке.
Применение сварки трением Расчеты иопыт практического применения сварки трением показывают,что
ее пока целесообразно применять для сварки деталейдиаметром от 6 до 100 мм. Наиболее эффективно
применение сварки трением для изготовления режущего инструмента при производстве составных
сварно-кованых, сварно-литых или сварно-штампованных деталей. Она оказывается незаменимойпри
соединении трудносвариваемых или вовсе не сваривающихся другими способамиразнородных
материалов,например, стали с алюминием, аустенитных сталейс перлитными. Эффективно применение
сварки трением и для соединения пластмассовых заготовок.
Сварка трением иногда используется для заварки днища у баллона для сжатых газов. Отрезок
цельнотянутой стальной трубы с предварительно нагретым концом насаживают на быстровращающуюся
оправку. К вращающейся заготовке приближают обжимку, осаживающую металл и придающую ему
полусферическую форму днища баллона. При быстром вращении заготовки осаживаемыйметалл быстро
разогревается трением между обжимкойи заготовкой в процессе осадки; его температура не снижается,а
растет за счет механическойработы сил трения. В результате трения металл днища сильно разогревается
и осаживается с образованием утолщения. Для соединения круглых цилиндрических стержней или трубок
детализакрепляют в зажимах машины и приводят в соприкосновение торцами. Одна деталь остается
неподвижной, другая приводится во вращение со скоростью 500- 1500 об/мин и все время прижимается к
неподвижной детали. Вследствие трения торцы деталейбыстро разогреваются ичерез короткое время
доводятся до оплавления; автоматическивыключается фрикционная муфта,прекращая вращение
шпинделя; затем производится осевая осадка деталей. В ряде случаев способ оказался весьма
эффективным. Он отличается высокойпроизво-дительностью (машинное время для разных деталей1,5-50
сек),высоким качеством истабильностью сварки,поскольку процесс автоматизирован, все параметры
(число оборотов, усилие осадки, время сварки) отличаются большим постоянством. Способ весьма
экономичен и обладает высоким к. п. д. Потребление электрической мощности 15-20 вт/мм2,а
потребление электроэнергии в 7-40 раз меньше,чем при контактной электросварке; нагрузка трехфазной
сети, питающей приводной электродвигатель, вполне равномерна; cos f = 0,8.Способ позволяет сваривать
разнородные металлы (алюминий с медью,алюминий со сталью,медь со сталью ипр.). Ширина зоны
влияния сварного соединения не более 2-3 мм. Особенно эффективна сварка заготовок металлорежущего
инструмента сверл, метчиков и т. д. из углеродистой и быстрорежущейстали.
Примеры применения сварки трением. В последующие годы в стране сталиприменяться: сварка
ультразвуком, электронно-лучевая, плазменная, диффузионная, холодная сварка, сварка трением и др.
Большой вклад в развитие сварки внесли учёные нашей страны: В.П.Вологдин, В.П.Никитин, Д.А.
Дульчевский, Е.О. Патонов, а также коллективы Института электросварки имени Е.О. Патонова,
Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения, Всесоюзного научно-
исследовательского иконструктивного института автогенного машиностроения, Института металлургии
имени А.А. Байкова,ленинградского завода «Электрик» и др.Сварка во многих случаях заменила такие
трудоёмкие процессы изготовления конструкций, как клёпка и литьё, соединение на резьбе и ковка.
Преимущество сварки перед этими процессами следующие:
· экономия металла - 10...30% и более в зависимости от сложности конструкции;
· уменьшение трудоёмкостиработ,сокращение сроков работ и уменьшение их стоимости;
· удешевление оборудования;
· возможность механизации и автоматизации сварочного процесса;
· возможность использования наплавки для восстановления изношенных деталей;
· герметичность сварных соединений выше, чем клепаных или резьбовых;
· уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих.
Мировой опыт применения сварки трением позволяет сделать вывод,что этот вид сварки - один из
наиболее интенсивно развивающихся технологических процессов, особенно в странах с высоким уровнем
развития промышленности.
Заключение Задачейсварочной операции является получение механическинеразъемных соединений,
подобных по свойствам свариваемому материалу. Это может бытьдостигнуто,когда по своей природе
сварное соединение будет максимально приближаться к свариваемому металлу. Свойства твёрдых тел,в
том числе и механические (прочность, упругость, пластичность и др.), определяются их внутренними
энергетическими связями,т.е. связямимежмолекулярного, межатомного и ионного взаимодействия. В
зависимости от материала сварной конструкции, её габаритов,толщины свариваемого металла идругих
особенностей свариваемого изделия предпочтительное применение находят определённые разновидности
электрической дуговой сварки.
Так, при изготовлении конструкций из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей
наибольшее применение находят как ручная дуговая сварка качественнымиэлектродамис толстым
покрытием, так и автоматическая иполуавтоматическая сварка под флюсом,а так же сварка в углекислом
газе; при сварке конструкций из высоколегированных сталей,цветных металлов и сплавов на их основе
предпочтительное использование находит аргонно-дуговая сварка,хотя при определённых условиях
применяются и некоторые другие разновидности электрической дуговой сварки.
Сварка трением весьма экономичный процесс. Потребление электрической мощности 15-20 вт/мм2,а
потребление электроэнергии в 7-40 раз меньше,чем при контактной электросварке; нагрузка трехфазной
сети, питающей приводной электродвигатель,вполне равномерна. Способ позволяет сваривать
разнородные металлы (алюминий с медью,алюминий со сталью,медь со сталью ипр.). Ширина зоны
влияния сварного соединения не более 2-3 мм. Особенно эффективна сварка заготовок металлорежущего
инструмента сверл, метчиков и т. д. из углеродистой и быстрорежущейстали.
2. Порядок выполнения работы
1.Подробно изучить краткие теоретические сведения:
- определение сварки, как технологического процесса;
- сущность сварки трением.
2. Оформить отчет, в котором представить по заданию преподавателя классификацию видов
сварки.
Практична робота «Зварювання вибухом»
Цель работы: ознакомление с классификацией и основным способом сварки.
1. Краткие теоретические сведения
Сварка взрывом представляет собой соединение элементов методом направленного
энергетического взрыва и относится к категории взрывной обработки металла.
Описание Работа с данной методикой требует определенного расположения деталей, в частности
элемент-мишень и часть, подвергаемая обработке, располагаются параллельно либо под
установленным углом. В процессе движения взрыва детали на высокой скорости ударяются друг
о друга и формируют сварочное соединение, надежность которого достигается
деформационными изменениями на поверхности. Ввиду высокой скоротечности метода
отсутствует объемная диффузия. Сварка взрывом приобрела наибольшее распространение в
сфере обработки разнородных металлов и сплавов. Главным условием является тщательное
проведение подготовительных работ, в которые входит скрупулезное обезжиривание элементов
и зачистка, впоследствии они проходят через сваривание до формирования металлического
блеска.
Схемы Существует множество разнообразных схем технологических работ. Они объединены
воздействием детонационныхпродуктов на мишень и ударом с другими поверхностями. Все
разновидности схем основываются на двух первоначальных, которые имеют принципиальные
отличия, - это параллельная и угловая. Любые виды сплавов и стали позволяют создать
биметалл, сварка взрывом в этом случае не меняет структурных характеристик материала и
исходные габариты изделий, благодаря чему отсутствует необходимость в дополнительной
проверке соответствия имеющимся свойствам. Готовые поверхности не имеют волнообразных
дефектов и подлежат термической обработке только в случае наличия напряжения в месте
сварки. При этом производство характеризуется минимальным количеством отходов и
стоимостью, которая не меняется от поставляемых партий и марки материала. Сварка взрывом:
преимущества и недостатки Обработка металлов приобрела достаточное распространение за счет
следующих положительных сторон: формирование композитов армированного вида;
использование для пакетов со множеством слоев; сварка материалов, являющихся разнородными
по отношению друг к другу, к примеру, сталь – титан; низкий расход; экономичность. Несмотря
на множество достоинств, не обошлось без недостатков, основным из которых является
заметный воспроизводимый шум, из-за чего возникает необходимость в достаточном удалении
от жилых и общественных зданий, также присутствует сложность хранения и транспортировки,
вызванная опасностью взрыва.
Материалы Для проведения работ используются насыпные взрывные вещества, к числу
которых относится селитра, аммониты, гранулит и другие. Масса веществ, применяемых в
современных технологичных процессах, может варьироваться от нескольких сотен килограмм до
одного грамма. Пионер видео - русский инженер Понятов: 65 лет создания первого
видеомагнитофона Колени в рисунках. Как пытались выделиться в Великобритании в прошлом
веке Волосы больше не выпадают: помогла маска из лаврового листа и хлеба Мясников
рассказал, как контролировать вирус Эпштейна-Барра Сварка металлов взрывом характеризуется
выделением энергии, основная часть которой выходит в окружающее пространство в виде
ударных волн, также возможно излучение в виде возмущений сейсмического характера и
осколков с широким радиусом разброса. Процесс должен производиться на достаточном
расстоянии от жилых построек в специализированных камерах и на полигонах, это вызвано
наличием ударной волны – неизбежным фактором с высокой опасностью и поражающим
воздействием.
Что нужно знать .Главная особенность заключается в возможности обработки металлических
поверхностей любых видов. Выбранные соединения могут обладать любыми размерами, что
является дополнительным преимуществом. Сварка взрывом, схема которой представлена выше,
обеспечивает моментальное получение качественного соединения, которое образуется менее чем
за миллионную долю секунды. Стоит отметить, что в случае необходимости вторичного нагрева
готовых поверхностей следует помнить про высокий риск развития активной диффузии, она
может появиться в месте полученного ранее соединения. Из-за этого присутствует высокая
вероятность существенного понижения характеристик прочности и надежности, в особенности
при условии воздействия высокого температурного диапазона.
Для предотвращения подобных пагубных изменений в процессе соединения используются
специальные промежуточные прослойки на металлической основе, при этом поверхности,
проходящие обработку, и применяемые дополнения не формируют химических соединений. В
качестве примера можно привести сварку титана и стали, в данном случае такие материалы, как
ванадий или тантал применяются в качестве специальной прослойки. Условия Технология
сварки взрывом имеет сходство с соединением под воздействием давления, общие черты
особенно заметны в некоторых моментах методики. Процесс должен производиться при
создании определенных условий, без них выполнение задачи становится невозможным. В
первую очередь должен учитываться высокий диапазон температур, он необходим для
уменьшения времени, затрачиваемого на выполнение работ. Поверхности, подвергаемые
обработке, должны характеризоваться пластическими деформациями. Также они должны плотно
соединяться друг с другом. Соблюдение требований, указанных выше, обеспечивает
качественное соединение. Метаемая пластина, движимая по отношению к другой, которая
остается в неподвижном состоянии, в момент удара обладает удельным количеством
кинетического заряда, приходящимся на единицу обрабатываемой плоскости. В случае если
сварка взрывом характеризуется одновременным перемещением элементов, характеристики
упругости и надежности соединения снижаются до минимальныхзначений.
Скорость Уровень получаемых свойств, которые обеспечивает сварка взрывом, в большей мере
зависит от скорости метательного процесса. При невысокой скорости практически отсутствует
вероятность образования соединения, несмотря на полное соблюдение других основных условий.
Стоит отметить, что несоответствующие скорости контакта не являются препятствием для
получения качественных и надежных готовых изделий при условии наличия подходящей
скорости метания, рассчитанной заранее. Данный параметр оказывает прямое воздействие на вид
места, подвергаемого соединению, то есть обрабатываемая зона меняет характеристики тепловой
концентрации в соответствии со скоростью. Расчеты, как правило, имеют экспериментальных
характер, так как в данной сфере отсутствует установленная методика определения режимов. Это
вызвано тем, что в настоящее время еще не создана теория данного технологического процесса
по причине невозможности полного изучения, и сложностью предварительного определения всех
нюансов поведения металлических поверхностей и взрывной волны. То есть каждый отдельный
случай требует создания рассчитанного режима и собственной методики работ.
2. Порядок выполнения работы
1.Подробно изучить краткие теоретические сведения:
- определение сварки, как технологического процесса;
- сущность сварки взрывом.
2. Оформить отчет, в котором представить по заданию преподавателя классификацию видов
сварки.
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим
практич по эксперим

More Related Content

What's hot

Graphite 'S'/ Графит 'S' - электропроводящее покрытие от Corrocoatfit s rus
Graphite 'S'/ Графит 'S' - электропроводящее покрытие от Corrocoatfit s rusGraphite 'S'/ Графит 'S' - электропроводящее покрытие от Corrocoatfit s rus
Graphite 'S'/ Графит 'S' - электропроводящее покрытие от Corrocoatfit s rusMila Masliukova
 
кровли из наплавляемых материалов
кровли из наплавляемых материаловкровли из наплавляемых материалов
кровли из наплавляемых материаловIaroslav Pankratov
 
Plasmet UWP / Плазмет UWP
Plasmet UWP / Плазмет UWPPlasmet UWP / Плазмет UWP
Plasmet UWP / Плазмет UWPMila Masliukova
 
презентация лекции №3 (ч.1) зуб.тех.
презентация лекции №3 (ч.1) зуб.тех.презентация лекции №3 (ч.1) зуб.тех.
презентация лекции №3 (ч.1) зуб.тех.Arti Tyumencev
 
374.восстановление автомобильных деталей из алюминиевых сплавов аргоно дугово...
374.восстановление автомобильных деталей из алюминиевых сплавов аргоно дугово...374.восстановление автомобильных деталей из алюминиевых сплавов аргоно дугово...
374.восстановление автомобильных деталей из алюминиевых сплавов аргоно дугово...ivanov1566359955
 
CORROGLASS 632 / КОРРОГЛАСС 632
CORROGLASS 632 / КОРРОГЛАСС 632CORROGLASS 632 / КОРРОГЛАСС 632
CORROGLASS 632 / КОРРОГЛАСС 632Mila Masliukova
 
АРМАГЕЛЬ / ARMAGEL
АРМАГЕЛЬ / ARMAGELАРМАГЕЛЬ / ARMAGEL
АРМАГЕЛЬ / ARMAGELMila Masliukova
 
POLYGLASS VEF WR / ПОЛИГЛАСС VEF WR
POLYGLASS VEF WR / ПОЛИГЛАСС VEF WRPOLYGLASS VEF WR / ПОЛИГЛАСС VEF WR
POLYGLASS VEF WR / ПОЛИГЛАСС VEF WRMila Masliukova
 
Polyglass VE LPLP / Полигласс VE LPL
Polyglass VE LPLP / Полигласс VE LPLPolyglass VE LPLP / Полигласс VE LPL
Polyglass VE LPLP / Полигласс VE LPLMila Masliukova
 
Снижение затрат в строительстве путем применения новых высокопрочных марок ко...
Снижение затрат в строительстве путем применения новых высокопрочных марок ко...Снижение затрат в строительстве путем применения новых высокопрочных марок ко...
Снижение затрат в строительстве путем применения новых высокопрочных марок ко...Ukrainian Steel Construction Center
 
Klinger Dichtungstechnik 2012
Klinger Dichtungstechnik 2012Klinger Dichtungstechnik 2012
Klinger Dichtungstechnik 2012ILMA, LLC
 
Отчет технического отдела по нанопокрытию
Отчет технического отдела по нанопокрытиюОтчет технического отдела по нанопокрытию
Отчет технического отдела по нанопокрытиюШкольная лига РОСНАНО
 
презентация лекции №2.8 по переподготовке
презентация лекции №2.8 по переподготовкепрезентация лекции №2.8 по переподготовке
презентация лекции №2.8 по переподготовкеArti Tyumencev
 

What's hot (20)

лекция 14
лекция 14лекция 14
лекция 14
 
Graphite 'S'/ Графит 'S' - электропроводящее покрытие от Corrocoatfit s rus
Graphite 'S'/ Графит 'S' - электропроводящее покрытие от Corrocoatfit s rusGraphite 'S'/ Графит 'S' - электропроводящее покрытие от Corrocoatfit s rus
Graphite 'S'/ Графит 'S' - электропроводящее покрытие от Corrocoatfit s rus
 
кровли из наплавляемых материалов
кровли из наплавляемых материаловкровли из наплавляемых материалов
кровли из наплавляемых материалов
 
Plasmet UWP / Плазмет UWP
Plasmet UWP / Плазмет UWPPlasmet UWP / Плазмет UWP
Plasmet UWP / Плазмет UWP
 
презентация лекции №3 (ч.1) зуб.тех.
презентация лекции №3 (ч.1) зуб.тех.презентация лекции №3 (ч.1) зуб.тех.
презентация лекции №3 (ч.1) зуб.тех.
 
374.восстановление автомобильных деталей из алюминиевых сплавов аргоно дугово...
374.восстановление автомобильных деталей из алюминиевых сплавов аргоно дугово...374.восстановление автомобильных деталей из алюминиевых сплавов аргоно дугово...
374.восстановление автомобильных деталей из алюминиевых сплавов аргоно дугово...
 
6965
69656965
6965
 
CORROGLASS 632 / КОРРОГЛАСС 632
CORROGLASS 632 / КОРРОГЛАСС 632CORROGLASS 632 / КОРРОГЛАСС 632
CORROGLASS 632 / КОРРОГЛАСС 632
 
АРМАГЕЛЬ / ARMAGEL
АРМАГЕЛЬ / ARMAGELАРМАГЕЛЬ / ARMAGEL
АРМАГЕЛЬ / ARMAGEL
 
29284ip
29284ip29284ip
29284ip
 
POLYGLASS VEF WR / ПОЛИГЛАСС VEF WR
POLYGLASS VEF WR / ПОЛИГЛАСС VEF WRPOLYGLASS VEF WR / ПОЛИГЛАСС VEF WR
POLYGLASS VEF WR / ПОЛИГЛАСС VEF WR
 
Polyglass VE LPLP / Полигласс VE LPL
Polyglass VE LPLP / Полигласс VE LPLPolyglass VE LPLP / Полигласс VE LPL
Polyglass VE LPLP / Полигласс VE LPL
 
Presentation 01
Presentation 01Presentation 01
Presentation 01
 
Снижение затрат в строительстве путем применения новых высокопрочных марок ко...
Снижение затрат в строительстве путем применения новых высокопрочных марок ко...Снижение затрат в строительстве путем применения новых высокопрочных марок ко...
Снижение затрат в строительстве путем применения новых высокопрочных марок ко...
 
Klinger Dichtungstechnik 2012
Klinger Dichtungstechnik 2012Klinger Dichtungstechnik 2012
Klinger Dichtungstechnik 2012
 
Polyglass VE PG
Polyglass VE PGPolyglass VE PG
Polyglass VE PG
 
Plasmet ZF Aerosol
Plasmet ZF AerosolPlasmet ZF Aerosol
Plasmet ZF Aerosol
 
Отчет технического отдела по нанопокрытию
Отчет технического отдела по нанопокрытиюОтчет технического отдела по нанопокрытию
Отчет технического отдела по нанопокрытию
 
презентация лекции №2.8 по переподготовке
презентация лекции №2.8 по переподготовкепрезентация лекции №2.8 по переподготовке
презентация лекции №2.8 по переподготовке
 
CORROGLASS AR VEILCOAT
CORROGLASS AR VEILCOAT CORROGLASS AR VEILCOAT
CORROGLASS AR VEILCOAT
 

Similar to практич по эксперим

«Чистоозерное производственное объединение» «Технология производства силовых ...
«Чистоозерное производственное объединение» «Технология производства силовых ...«Чистоозерное производственное объединение» «Технология производства силовых ...
«Чистоозерное производственное объединение» «Технология производства силовых ...BDA
 
титановые сплавы 2016
титановые сплавы 2016титановые сплавы 2016
титановые сплавы 2016Dmitry Lebedev
 
Razvitie teoreticheskih-predstavleniy-o-ranney-prochnosti-tsementnogo-kamnya-...
Razvitie teoreticheskih-predstavleniy-o-ranney-prochnosti-tsementnogo-kamnya-...Razvitie teoreticheskih-predstavleniy-o-ranney-prochnosti-tsementnogo-kamnya-...
Razvitie teoreticheskih-predstavleniy-o-ranney-prochnosti-tsementnogo-kamnya-...Mishanya_V
 
Ni-based refractory alloys for demanding engineering applications
Ni-based refractory alloys for demanding engineering applicationsNi-based refractory alloys for demanding engineering applications
Ni-based refractory alloys for demanding engineering applicationsRoman Voskoboynikov
 
клименко и. о. азотирование вт 10 и вт 6
клименко и. о. азотирование вт 10 и вт 6клименко и. о. азотирование вт 10 и вт 6
клименко и. о. азотирование вт 10 и вт 6Ukrainian Nuclear Society
 
презентация ТФРМ для Анд Gif anim№2
презентация ТФРМ для Анд Gif anim№2презентация ТФРМ для Анд Gif anim№2
презентация ТФРМ для Анд Gif anim№2trenders
 
Оборудование и технологии формирования тонких плёнок в микроэлектронике
Оборудование и технологии формирования  тонких плёнок в микроэлектроникеОборудование и технологии формирования  тонких плёнок в микроэлектронике
Оборудование и технологии формирования тонких плёнок в микроэлектроникеTomas816224
 
Еврокоды при проектировании огнезащиты стальных конструкций
Еврокоды при проектировании огнезащиты стальных конструкцийЕврокоды при проектировании огнезащиты стальных конструкций
Еврокоды при проектировании огнезащиты стальных конструкцийUkrainian Steel Construction Center
 
ПРЕЗЕНТАЦИЯ: АКЗ, РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБНЫХ РЕШЕТОК
ПРЕЗЕНТАЦИЯ: АКЗ,  РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБНЫХ  РЕШЕТОК ПРЕЗЕНТАЦИЯ: АКЗ,  РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБНЫХ  РЕШЕТОК
ПРЕЗЕНТАЦИЯ: АКЗ, РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБНЫХ РЕШЕТОК Mila Masliukova
 
последняя верстка журнала
последняя верстка журналапоследняя верстка журнала
последняя верстка журналаGlazasty
 
армастек
армастекармастек
армастекyudind
 
ТЭО Фундаментпроект О применении ОСПТ RELINE
ТЭО Фундаментпроект О применении ОСПТ RELINEТЭО Фундаментпроект О применении ОСПТ RELINE
ТЭО Фундаментпроект О применении ОСПТ RELINEssuserd93699
 

Similar to практич по эксперим (20)

«Чистоозерное производственное объединение» «Технология производства силовых ...
«Чистоозерное производственное объединение» «Технология производства силовых ...«Чистоозерное производственное объединение» «Технология производства силовых ...
«Чистоозерное производственное объединение» «Технология производства силовых ...
 
14247
1424714247
14247
 
549
549549
549
 
S460m article magazine
S460m article magazineS460m article magazine
S460m article magazine
 
титановые сплавы 2016
титановые сплавы 2016титановые сплавы 2016
титановые сплавы 2016
 
Razvitie teoreticheskih-predstavleniy-o-ranney-prochnosti-tsementnogo-kamnya-...
Razvitie teoreticheskih-predstavleniy-o-ranney-prochnosti-tsementnogo-kamnya-...Razvitie teoreticheskih-predstavleniy-o-ranney-prochnosti-tsementnogo-kamnya-...
Razvitie teoreticheskih-predstavleniy-o-ranney-prochnosti-tsementnogo-kamnya-...
 
Ni-based refractory alloys for demanding engineering applications
Ni-based refractory alloys for demanding engineering applicationsNi-based refractory alloys for demanding engineering applications
Ni-based refractory alloys for demanding engineering applications
 
клименко и. о. азотирование вт 10 и вт 6
клименко и. о. азотирование вт 10 и вт 6клименко и. о. азотирование вт 10 и вт 6
клименко и. о. азотирование вт 10 и вт 6
 
14315
1431514315
14315
 
29288ip
29288ip29288ip
29288ip
 
презентация ТФРМ для Анд Gif anim№2
презентация ТФРМ для Анд Gif anim№2презентация ТФРМ для Анд Gif anim№2
презентация ТФРМ для Анд Gif anim№2
 
Омаров
Омаров Омаров
Омаров
 
7390
73907390
7390
 
Оборудование и технологии формирования тонких плёнок в микроэлектронике
Оборудование и технологии формирования  тонких плёнок в микроэлектроникеОборудование и технологии формирования  тонких плёнок в микроэлектронике
Оборудование и технологии формирования тонких плёнок в микроэлектронике
 
Еврокоды при проектировании огнезащиты стальных конструкций
Еврокоды при проектировании огнезащиты стальных конструкцийЕврокоды при проектировании огнезащиты стальных конструкций
Еврокоды при проектировании огнезащиты стальных конструкций
 
ПРЕЗЕНТАЦИЯ: АКЗ, РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБНЫХ РЕШЕТОК
ПРЕЗЕНТАЦИЯ: АКЗ,  РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБНЫХ  РЕШЕТОК ПРЕЗЕНТАЦИЯ: АКЗ,  РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБНЫХ  РЕШЕТОК
ПРЕЗЕНТАЦИЯ: АКЗ, РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБНЫХ РЕШЕТОК
 
последняя верстка журнала
последняя верстка журналапоследняя верстка журнала
последняя верстка журнала
 
Pr stend vozduch
Pr stend vozduchPr stend vozduch
Pr stend vozduch
 
армастек
армастекармастек
армастек
 
ТЭО Фундаментпроект О применении ОСПТ RELINE
ТЭО Фундаментпроект О применении ОСПТ RELINEТЭО Фундаментпроект О применении ОСПТ RELINE
ТЭО Фундаментпроект О применении ОСПТ RELINE
 

практич по эксперим

  • 1. Практична робота Дифузійне зварювання Цель работы: Изучение устройства оборудования и особенности диффузионной и холодной сварки Задание: Изучение оборудования и особенности диффузионной сварки; составить таблицу технических параметров оборудования; Изучить оборудование и особенности холодной сварки; составить таблицу технических параметров оборудования; Форма отчета: Таблицы с описанием Теоретические основы: Диффузионная сварка Диффузионная сварка осуществляется за счёт взаимной диффузии атомов контактируемых частей при относительно длительном воздействии повышенных температур и незначительной пластической деформации. Сварку выполняют в вакууме, инертныхгазах или при ограничении доступа кислорода к соединительным поверхностям. Поступление кислорода ограничивают обваркой зоны соединения по периметру сечения. Иногда используют жидкие среды из смеси солей с температурой плавления, близкой к Т с . Обычно сваривают в вакууме при Тс = 0,5…0,8 Тпл, tс = 60…1300 с, давлениях p c= 20Мпа и разряженных n = 1,33*10-3…1,33*10-5 Па. Поверхности отчищают от окислов, масла и других загрязнений; с уменьшением их шероховатости сварка облегчается. Часто поверхности подготавливают точением с 6-м классом шероховатости, при черновой обработке и шлифовании прочность соединения ниже, а Тс, pс , tс выше. Так, титан при tс =60 с качественно сваривается после токарной чистовой обработки и шлифовании соответственно с деформацией 4… 6 и 3…5% при pс = 15 Мпа и Тс = 1100…10000 С, а после полирования при Тс = 8000 С с деформацией 1…2%. Обезжиривание четырёххлористым углеродом предпочтительнее протирки ацетоном. Прочность низкоуглеродистых сталей при Тс = const повышается с ростом pс (рис.1 а), однако при Тс >10000 С она начинает уменьшатся. Вместе с тем при повышении pс от 20 до 50 Мпа прочность повышается мало. Конструкционные стали, сваренные при Тс = 800 и 9000 С и pс 5 и10 Мпа не равно прочны исходному материалу и разрушаются по соединению. Повышение pс от 10 до 50 Мпа делает их равнопрочными с исчезновением границы раздела в микроструктуре. При 50 Мпа заметно снижение прочности. С повышением Тс от 1000 до 11000 С при 50 Мпа относительная деформация соединений близка к 4,5 и 16%, а при pс = 20 МПа – к 1,5… 2%. Такого рода зависимости справедливы и для других конструкционных материалов. Повышение Тс от 900 до 10000 С увеличивается oв тем сильнее, чем больше tс(рис.1 б) и больше разряжение (рис. 1 в).С повышением Тс от 900 до 11000С при сварке титанового сплава Т5-1 ударная вязкость ан повышается на 10% , а относительное удлинение ∆l с 8,5 до 17%. При tС=7 мин с повышением pС выше 20 Мпа изменяется незначительно. Вместе с тем чрезмерное tС снижает в, ∆l и aН, а малые tС при низких TС из-за остаточных напряжений могут быть причиной разрыва образовавшихся связей. Взаимодействие частиц деталей обеспечивается деформацией одного, обоих металлов или прокладок. Охлаждение под нагрузкой до 100…2000 С снижает удлинение с 13 до 7%, а до 600…10000 С - до нуля. Для практики наиболее часто используют разряжение 1,33*10- 2…1,33*10-3 Па. Его выбирают с учетом склонности материала к окислению, отношения твердости металла и окислов и особенностей их поведения при нагреве в вакууме. Поверхностные слои металла из-за наличия дефектов и снижения критических напряжений сдвига деформируются быстрее, чем глубинные. Взаимодействию частиц также способствует возгонка окислов, их испарение и растворение в металле. В рассмотренных ранее режимах время сварки tС не включает потери на создание вакуума и откачку выделяющихся при нагреве газов. Жаропрочные сплавы и тугоплавкие металлы из-за повышенной прочности сваривают при TС =0,7 TПЛ. Давление деформации при малых ее скоростях близко к Т материала при TС. На практике его выбирают несколько выше. В ряде случаев для жаропрочных и некоторых других материалов применяют свободные от окислов прокладки в виде фольги или гальванических покрытий, напыленныхпленок или порошков, которые благодаря более низкому Т легко деформируются, обеспечивая требуемый физический контакт. Температуру при этом выбирают, исходя из создания условий для объемной диффузии. Так, например, сплав ВТ14 с БрХ08
  • 2. соединяют через прослойки Мо и Ni толщиной 0,1 мм сразу после плазменного напыления в защитной среде. Возможно применение и набора прокладок. Для низколегированных сталей благоприятны прокладки из меди и серебра, а для легированных – титан. Гомогенизирующий отжиг при 9000 С заметно изменяет структуру и свойства соединений в результате интенсивного диффузионного обмена в зоне контакта. Для качественной сварки характерен плавный переход структур. Наличие переходного слоя и несплошностей указывает на нестабильность качества. При сварке однородных материалов процесс завершается образованием общих зерен, а разнородных – образованием новыхфаз. Механические свойства зависят от количества несплошностей, объединенныхмежзеренной границей. Полное устранение несплошностей за малое время сварки tС невозможно. Несплошности в зернах и на их границах резко снижают ударную вязкость. При постоянной нагрузке скорость деформации и рост прочности снижаются, а tС растет. Программирование давления, создание особых схем деформации, точное регулирование TС, ультразвуковые колебания, магнитные поля и другие ускоряют сварку. При сварке керамики и кварца через медь и алюминий микровыступы соединяемых поверхностей не деформируются и их рельеф полностью повторяется поверхностями прокладок. Диффузионной сваркой соединяют однородные и разнородные металлы, неметаллы, а также многослойные металлы. Для соединения керамики с металлом используют сплавы с добавками активных металлов, окислы которых имеют более высокую теплоту образования, чем окислы, образующие основу керамики. Сплав ВК8 со сталью 20 соединяют через никелевую фольгу толщиной 0,1 мм. Металлокерамику TiB2 + 6% Мо и TiB2 + 20% Tic со сталью сваривают, используя для передачи давления емкость с толстостенной оболочкой, заполненную жидким при температурах сварки материалом. Медная фольга из М1, М2, М3 для токоподводов сваривается в вакууме на машине МТВ-1601 при использовании графитовых электродов, давлении 13 Мпа и температуре 920…9600 С. При диффузионной сварке детали помещают в камеру 6 (рис. 2), из которой вакуумными насосами 1 и 2 через маслоотражатель 3 и высоковакуумные затворы 5, 12 последовательно откачивается воздух. Детали 13 нагревают нагревателем 4 и сдавливают через промежуточный шток 7 усилием P, создаваемым гидроцилиндром 8, который питается от насоса 9 и управляется клапаном 10. Масло забирается насосом из бака 11. Детали нагреваются введенным в камеру индуктором. При нагреве и сварке непрерывно удаляются образующиеся в камере газы. Для нагрева наряду с током высокой частоты используются вольфрамовые и графитовые (нагрев до 2500…30000 С), молибденовые и титановые (нагрев до 1360…23600 С) или нихромовые (нагрев до 10000 С) радиационные нагреватели, непосредственное протекание тока (электроконтактный нагрев), тлеющий разряд, инфракрасное излучение и др. В настоящее время разработано большое количество разнообразных однопозиционных(и многопозиционных) установок с разными источниками нагрева. Создана серийная универсальная машина МВД-301 мощностью 100 к Вт, предельным остаточным давлением воздуха 6,7*10-3 Па (5*10-5 тор), TН =15000 С, PС =30 кН и индукционным нагревом. Сварочная камера размером 420*420*420 мм рассчитана на диффузионную сварку деталей сечением до 3000 мм2 из однородный и разнородных металлов и их сплавов. Пневморычажный привод давления обеспечивает статическое, динамическое и циклическое нагружение. привод допускает перемещение деталей относительно индуктора с регулируемой скоростью без снятия давления, скорость изменения PС и TС и длительность пауз регулируются в широких пределах. Возможна сварка деталей пакетом и их термообработка или сварка нескольких соединений одной детали. На базе машин МВД-10 созданы машины для сварки тонкостенных деталей в водороде, аргоне, гелии и других защитных газах, а также в вакууме до 10-1 тор. Вакуумная система обеспечивает
  • 3. требуемый вакуум и последующее заполнение камеры защитным газом. Создаются также установки для сварки крупногабаритных деталей с PС до 6500 к Н и объемом камеры 1 м3 для деталей размером 600*600*600 мм. Диффузионная сварка применяется во многих отраслях промышленности. Порядок выполнения задания: 1. Изучить оборудование и особенности диффузионной сварки; составить таблицу технических параметров оборудования: Марка машины wкВт Р,мПа(ост) Тн, Рс,кН МТВ – 1601 МВД – 301 2. Изучить оборудование и особенности холодной сварки; составить таблицу технических параметров оборудования: Марка машины Рос,кН Fст, Fал, м, МСХС – 08 МСХС – 2005 МСХС – 802 МСХС – 20-3 3. Контрольные вопросы: 1.Сущность диффузионной сварки, для чего необходим вакуум? 2.Из чего состоят упаковки для диффузионной сварки? 3.Сущность и область применения холодной сварки, ее виды? 4.Из чего состоят машины для сварки?
  • 4. Практична робота «Індукційне зварювання» Цель работы: ознакомление с основным способом сварки. 1. Краткие теоретические сведения Среди различных типов сварки, существует, так называемая, индукционная, или же высокочастотная сварка. Ее принцип работы весьма интересен, кроме того, она является достаточно удобной и актуальной на сегодняшний день, поэтому взглянем на этот тип сварки поближе. Суть такой сварки заключается в том, что металлические детали нагреваются, при пропускании через них электрического тока высокой частоты, в результате чего они сдавливаются. Вводить в металл токи высокой частоты очень удобно вот в такой, индукционный бесконтактный способ. Помимо всего прочего, ими очень удобно пользоваться для того, чтобы сконцентрировать в зоне нагрева большое количество теплоты, а также поверхностный эффект близости индуктивного сопротивления. Таким образом, как правило, такими токами пользуются посредством их выработки ламповыми или машинными генераторами. Наиболее подходящими деталями для работы с таким типом сварки, является сварка труб и трубопроводов. На рисунке ниже, показано устройство работы трубосварочного станка, в который подводятся специальные сварочные контакты, наделенные индукционными токами. Так, в станок помещают деталь – круглую трубу, которая зажимается между ведущими роликами, а также обжимается специальными обжимными роликами. При этом устанавливается зазор заготовки до контакта сварки, и он должен быть четко отрегулированным. Для того чтобы отрегулировать этот зазор, необходимо чтобы кромки располагались под острым углом, и сходились в точке контакта со сваркой. Одновременно с этим, подводиться ток от высокочастотного генерирующего устройства, и подключается оно к неподвижным контактам. Таким образом, в точке соприкосновения кромок будет возникать наибольшее значение плотности тока, соответственно, это будет и точка наивысшей температуры, поэтому и начинается процесс сварки под воздействием обжимных роликов. 1 - изделие; 2 - сердечник (из феррита); 3 - контакты сварочника; 4 - обжимные ролики. 1 - изделие; 2 - рабочий индуктор; 3 - сердечник; 4 - ролики для обжима Для того, чтобы уменьшить шунтирование сварочного тока, внутрь трубы или заготовки вводиться специальный ферритный сердечник, из-за чего начинается процесс увеличения частоты токов и индуктивного сопротивления шунтируемых путей. Кроме того, утечка токов между контактами, вместе с вводом ферритного сердечника, существенно уменьшается. Также, в индукционной сварке может применяться схема с подключением сварочного тока к заготовке, посредством индукционного способа (на рисунке справа). В этом случае, к индуктору подводят электрический ток, который индуцируется, непосредственно, к заготовке. Такой способ является несколько упрощенным, соответственно, и более дешевым. Коротко о характеристиках работы с заготовками: - допустимые диаметры изделий: от 12-60 мм, до 325-425 мм; - толщина стенок от 2-8 мм; - рабочая мощность установки 160 кВт; - скорость сварки 30-50 м/мин. Кроме всего прочего, возможно также и индукционная сварка немагнитных материалов (например, латунь). 2. Порядок выполнения работы 1.Подробно изучить краткие теоретические сведения: - определение сварки, как технологического процесса; - сущность индукционной сварки . 2. Оформить отчет, в котором представить по заданию преподавателя классификацию видов сварки.
  • 5. Практична робота «Термітне зварювання» Цель работы: ознакомление с классификацией и основным способом сварки. 1. Краткие теоретические сведения Термитная сварка широко применяется в промышленной и строительной сфере благодаря высокой скорости соединительной операции и прочному составу шва. Главной особенностью такой сварки является возможность проведения процесса без задействования сварочного инвертора и специальных марок электродов. Теплозаряд исходит из накаленного до определенного режима металла, образовавшегося в результате горения термита, который представляет совокупность металлических порошкообразных смесей с оксидами других металлов. Характеристика процесса Классическая сварка термитным способом основана на применении термитов из алюминиевого сплава с соединением железной окалины. К термитам также можно подсыпать легирующие вещества, необходимые для повышения механических качеств, и металлонаполнители для образования высокого уровня жидкого реакционного продукта. Сварка металла термитная состоит из особенного процесса самовоспламенения порошкового состава термита, происходящего в ходе химических реакций взаимодействия оксида железа. С помощью данного свойства сварку можно проводить на участках с заполнением горючим газом и в полном вакууме. Область применения Термитная сварка необходима на случай срочного соединения двух стержней из металла для возведения арматурной сетки большого диаметра. Для сварочного действия должны использоваться огнеупорная лабораторная посуда. Широко применима спайка этим методом в сфере транспортного или электротехнического производства. Часто термитная сварка применяется для соединения железнодорожных шпал, связных линий и электропроводов. Ее активно применяют в период ремонтных работ для спайки крупногабаритных стальных и чугунных корпусов, а также для скрепления деформированных деталей из стали, к примеру, объемных зубьев шестерен. Достоинства и недостатки метода К преимуществам технологии можно причислить следующие свойства: -Простота выполнения. Сварочный процесс термитным порошком, служащим для спайки стальных и алюминиевых изделий, можно совершать даже новичкам. - Термиты обладают прочным качеством при спайке. Швы после такой сварки имеют эстетичный вид, они долговечны. - Энергоэкономность. Инвертор для проведения работ имеет компактный вес и не поглощает много энергии. К минусам можно отнести пару показателей. - Первое — для проведения термитной сварки необходимо дополнительное оборудование - Второе — термитная сварка не подлежит контролю, поэтому для качественной работы лучше доверить процесс профессиональному сварщику. Правила выполнения работ Для качественного проведения сварочного процесса следует придерживаться ряда несложных правил:
  • 6. -Количество термитного порошка должно браться с таким расчетом, чтобы в ходе химической реакции, под воздействием которой происходит расплавка металла, произошло выделение теплоэнергии, необходимой для соединения двух участков. - Перед началом работы следует проверить порошок на наличие крупных взвесей и железных окалин, которые должны быть полностью в измельченном состоянии. - Импульс подаваемой температуры, расплавляющей порошковую смесь, должен составлять не меньше 1340°C. -Химический процесс, протекаемый при термитной сварке, длится не более чем 30 секунд, за этот период количество порошка в шихте отходит в жидкое состояние, заполняющее отдельные части заготовок и шлак. Сварочный процесс.Для удержания жидкой смеси на поверхности соединительных частей используются сварочные формы разъемного типа. Перед использованием формы промазываются огнеупорной глиной, после чего через отверстия в них проделывают горелку, а углы свариваемых деталей раскаляют до температуры 850–900°С. Термитный состав, разогретый в огнеупорных тиглях, после перерыва в 6 секунд вливают в форму. Термитная сварка, проводимая методом интервального залива, не предусматривает разогрев торцевых краев деталей, а формы и тигли служат одним целым. Форма и тигельная колба имеют между собой разделитель в виде пластины, толщина которой рассчитана на быструю расплавку по завершению термитной реакции. Раскаленный материал вливают в форму, концы слегка расплавляют, и проводят зажим с двух сторон деталей. Расход термитного порошка, рассчитанного для безнагревательного процесса, больше в несколько раз, чем для разогревательной технологии. Но стоит заметить, что холодная сварка имеет большую производительность по сравнению с горячей из-за начального разогрева, который занимает полчаса. Форма для заливки термитной смеси не должна содержать конденсат, так как, попадая в раскаленную жидкость, лишняя влага может спровоцировать выброс жидкого металла. Действуя по всем правилам безопасности в процессе работ персонал должен быть защищен спецовочным костюмом, а лицо закрыто огнеупорной маской. 2. Порядок выполнения работы 1.Подробно изучить краткие теоретические сведения: - определение сварки, как технологического процесса; - сущность сварки трением. 2. Оформить отчет, в котором представить по заданию преподавателя классификацию видов сварки.
  • 7. Практична робота «Зварювання тертям» Цель работы: ознакомление с классификацией и основным способом сварки. 1. Краткие теоретические сведения Сваркой называют технологический процесс получения механически неразъемных соединений, характеризующихся непрерывностью структур – непрерывной структурной связью. Это технологический процесс, с помощью которого изготавливаются все основные конструкции гидротехнических сооружений, паровых и атомных электростанций, автодорожные, городские и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные краны и многие другие изделия. Если некоторое время тому назад конструкции изготавливались в основном из относительно просто сваривающихся материалов,то в настоящее время,наряду с традиционными, для сварных конструкций применяются материалы с весьма различнымифизическими характеристиками: коррозионно-стойкие и жаропрочные сталии сплавы, никелевые и медные сплавы с особымисвойствами, лёгкие сплавы на алюминиевой магниевой основах, титановые сплавы, ниобий, тантал и другие металлы исплавы. Многообразие свариваемых конструкций и свойств материалов, используемых для изготовления, заставляют применять различные способы сварки, разнообразные сварочные источники теплоты. Для сварочного нагрева и формирования сварного соединения используются: энергия, преобразованная в тепловую посредством дугового разряда,электронного луча, квантовых генераторов; джоулево тепло, выделяемое протекающим током по твёрдому или жидкому проводнику; химическая энергия горения, механическая энергия, энергия ультразвука и других источников. Все эти способы требуют разработки, производства и правильной эксплуатации разнообразного оборудования, в ряде случаев с применением аппаратуры, точно дозирующей энергию, со сложными схемами,иногда с использованием технической электроники и кибернетики. Разнообразие способов сварки, отраслей промышленности, в которых её используют, свариваемых материалов,видов конструкций, и огромные объёмы применения позволяют охарактеризовать технологический процесс сварки, как один из важнейших в металлообработке. История сварки. Сварка возникла на первом этапе развития человеческойцивилизации. Еще в каменном веке камнем подходящей формы древний человек мог отковать изделия из самородков благородных металлов - золота, серебра,меди. Таким же технологическим приемом, когда необходимо было увеличить размеры изделия, соединяли эти пластины между собой, т.е. применяли один из видов сварки - холодную сварку,- сварка металлов в холодном состоянии путем приложения деформирующих усилий. Этот первый вышедший из древнего периода способ сварки получил развитие в настоящее время для соединения медных, алюминиевых проводов, оболочек кабелейсвязи, морозильных камер холодильников и т.д. В древние времена этот способ был использован при сварке благородных металлов,которые практически не окисляются. Ударяя по сложенным вместе кускам металла,удавалось добитьсяпрочного соединения. В Дублинском Национальном музее хранится золотая коробка, изготовленная в эпоху поздней бронзы, стенки и днище ее скованы плотным швом. Как считают эксперты,изготовлена она с помощью холодной сварки. В начале железного века начали получать кричное железо. Куски железной руды (оксиды и др. соединения железа) нагревали вместе с углем иполучали комки, в которых перемешаны частицы железа, шлака и остатков угля. А затем этикомки (крицы) многократно нагревали и проковывали в горячем состоянии. Частицы шлака и угля выдавливались, а отдельные частицы железа соединялись между собой - связывались,образуя плотный металл. Многократный нагрев и ковка - сварка делалиметалл чище и плотнее. Для раскисления добавлялиприродные сланцы. Большое значение для развития техники обработки черных металлов имела сварка железа с разным содержанием углерода с целью улучшения качества лезвия режущих и рубящих орудий. Это требовало большого мастерства кузнецов, т.к. температура сваркижелеза с различным содержанием углерода неодинакова. При изготовлении мечей,дротиков, ножей выполняли сварку полос железа и стали с выходом последней на режущую часть лезвия. Это давало хорошее сочетание мягкого и вязкого железа или низкоуглеродистой сталис твердой, но хрупкой сталью,содержащейбольшое количество углерода. В скифский период в некоторых случаях делались попытки произвести сварку бронзы с бронзой путем прилива. Однако не всегда получалось прочное соединение. Литейщики раннего железного века при починке изделий (например, котлов) пробивали в стенках отверстие, таким образом,получалась соединяющая отливка, напоминающая форму заклепки. Металлургия и металлообработка больших успехов достигли в Древней Русив X-XIIIв. в связис высоким развитием древнерусского ремесла. Технический уровень на Руси был выше, чем в Западной Европе. С помощью кузнечной сварки изготавливалось более 70% металлических изделий. С успехом применяли сварку железа с высокоуглеродистой сталью (до 0,9%).С помощью сварки изготавливали огнестрельное оружие. До появления в конце XV века пушек отлитых из бронзы, артиллерийские орудия выковывали из железа. Их изготавливали следующим образом: 1) Выковывали из крицы железный лист;
  • 8. 2) Скручивали его на железной оправке в трубу; 3) Сваривали продольным швом внахлестку; 4) Затем на нее наваривали одну или две трубы,так чтобы продольные швы располагались в разных местах. Полученные заготовки были короткие, поэтому для получения достаточно длинного ствола орудия несколько таких заготовок соединяли между собой также при помощи сварки. Для этого соответствующие концы труб выковывались в виде внутреннего и наружного конуса, соединяли и сваривали их внахлестку. В казенную часть ствола ввариваликоническую железную заглушку, а рядом прорубалось запальное отверстие. Древнерусские мастера успешно применяли сварку бронзы и стали(например, топорики, найденные в районе Старой Ладоги - обух бронзовый, а лезвия стальные). Приизготовлении пушек применяли и литейную сварку - заливали расплавленной бронзой соединяемые детали. В то же время сварка металлов - кузнечная, литейная, пайка развивались медленно. В 19 веке в промышленности была механизирована кузнечная сварка. Ручной труд молотобойца был механизирован (замененработой машин), т.е. сталиприменяться механические молоты с весом бойка до 1 т., производящим от 100 до 400 ударов в минуту. Значительно улучшилась конструкция печей для нагрева свариваемых деталей,заменивших примитивные кузнечные горны. Печи переводятся на твердое,жидкое и газообразное топливо. Совершенствуется и технология сварки. Способом кузнечной сварки готовили биметалл. Листы разнородных металлов собирали в пакет,нагревали в печах и пропускали через валки прокатного стана. Особое применение кузнечная сварка находила в производстве стальных труб с прямолинейным продольным нахлесточным швом, а также спирально - шовные трубы. Применялась сварка и при ремонте клепаных конструкций (рамы паровозов, корпуса судов) когда доступ, по крайней мере,с одной стороны после их сборки был возможен. Кроме того, применялась она при производстве инструментов, орудий труда и т.д. Однако во многих отраслях производства кузнечная и литейная сварка ввиду ограниченных возможностей пламени, уже не удовлетворяла возросшим требованиям техники. Крупногабаритные конструкции и сложные по форме изделия невозможно было равномерно нагреть пламенем и успеть проковать или полностью залить стык до его остывания Сварка трением. Сварка трением это разновидность сварки давлением,при которой нагрев осуществляется трением,вызванным перемещением (вращением) одной из соединяемых частей свариваемого изделия (рисунок 1).Она происходит в твердом состоянии при воздействии теплоты, возникающей при трении поверхностей свариваемого изделия. Рисунок 1. Схема сваркитрением Процесс образованиясварного соединения: 1) вследствие действия сил трения сдираются оксидные плёнки; 2) наступает разогрев кромок свариваемого металла до пластичного состояния, возникает временный контакт, происходит его разрушение и высокопластичный металл (металл шва) (см.рисунок 1) выдавливается из стыка; 3)прекращение вращения с образованием сварного соединения. Сварка трением это разновидность сварки давлением,при которой механическая энергия, подводимая к одной из свариваемых деталей,преобразуется в тепловую; при этом генерирование теплоты происходит непосредственно в месте будущего соединения. Теплота может выделятьсяпри вращении одной детали относительно другой (рис2, а) или вставкимежду деталями(рис. 2, б, в), при возвратно-поступательном движении деталейв плоскости стыка с относительно малымиамплитудамии при звуковой частоте (рис. 2, г). Деталипри этом прижимаются постоянным или возрастающим во времени давлением. Сварка завершается осадкойибыстрым прекращением вращения. В зоне стыка при сварке протекают различные процессы. По мере увеличения частоты вращения свариваемых заготовок при наличии сжимающего давления происходит притирка контактных поверхностей и разрушение жировых пленок, присутствующих на них в исходном состоянии. Граничное трение уступает место сухому. В контакт вступают отдельные микровыступы, происходит их деформация и образование участков с ненасыщенными связямиповерхностных атомов,между которыми мгновенно
  • 9. формируются металлические связии немедленно разрушаются вследствие относительного движения поверхностей. Этот процесс происходит непрерывно и сопровождается увеличением фактической площади контакта и быстрым повышением температуры в стыке. Приэтом снижается сопротивление металла деформации, и трение распространяется на всю поверхность контакта. В зоне стыка появляется тонкий слой пластифицированного металла,выполняющего роль смазочного материала,и трение из сухого становится граничным. Рис.2. Схемы процесса сварки трением: 1 - свариваемые детали; 2 - вставка; 3 - зона сварки Под действием сжимающего усилия происходит вытеснение металла из стыка исближение свариваемых поверхностей (осадка). Контактные поверхности оказываются подготовленными к образованию сварного соединения: металл в зоне стыка обладает низким сопротивлением высокотемпературной деформации, оксидные пленки утонены, частично разрушены и удалены, соединяемые поверхности активированы. После торможения, когда частота вращения приближается к нулю, наблюдается некоторое понижение температуры металла в стыке за счет теплоотвода. Сварка трением позволяет получить прочные соединения не только изодно-именных, но и из разноименных металлов и сплавов, даже таких,теплофизические характеристики которых резко различны. Основными типами сварных соединений при сварке трением являются: стыковые соединения стержней и труб, соединения стержней и трубы с плоской поверхностью. Машинная сварка трением. Машины для сварки трением обычно содержат следующие основные узлы (рис. 3): привод вращения 1 шпинделя с ременной передачей2; фрикционную муфту 3 для сцепления шпинделя с приводным устройством; тормоз 4 для торможения шпинделя; два зажима для крепления свариваемых заготовок 7; переднюю бабку 5 со шпинделем, несущим на себе вращающийся зажим 6; заднюю бабку 8 с неподвижным зажимом; пневматические или гидравлические цилиндры 9, обеспечивающие создание необходимого рабочего (осевого) давления машины; пневматическую, пневмогидравлическую или гидравлическую схему управления силовым приводом машины; шкаф управления. Рис. 3. Принципиальная конструктивно-кинематическая схема машины для сварки трением В большинстве машин в состав привода вращения входят трехфазный асинхронный электродвигатель, клиноременная передача с зубчатым ремнем. В машинах для микро- и прецизионной сварки, шпиндель которых должен развивать очень высокую частоту вращения (80-650 с-1), в качестве привода применяются пневматические турбины, которые характеризуются быстрым разгоном иторможением, позволяют обходиться без передачипри помощи непосредственного сочленения вала со шпинделем машины. Машины для сварки трением Первая машина для сварки металлов трением «МСТ-1» была разработана во и внедрена для сварки заготовок инструмента на Сестрорецком инструментальном заводе в 1959 г. В Институте разработано несколько десятков типоразмеров оборудования, в том числе ряд «МСТ-23», «МСТ-35», «МСТ-41» и «МСТ-51» с пневмогидравлическим приводом мощностью от 10 до 75 кВт, охватывающий диапазон свариваемых диаметров стальных заготовок от 10 до 70 мм,и ряд «МСТ-0401», «МСТ-2001», «МСТ-6001», «МСТ-120.01» с гидравлическим приводом мощностью от 4 до 160 кВт и диапазоном диаметров свариваемых стальных изделий от 5 до 120 мм. Организован выпуск первого ряда машин на Волковысском заводе литейного оборудования, машины «МСТ-2001» – на Гомельском станкостроительном заводе и«МСТ-120.01» – на Краматорском заводе тяжелого станкостроения. В настоящее время в ОАО «Институт сварки России» изготовлен экспериментальный макет,который после отладки будет использован для исследования технологии сварки трением перемешиванием.
  • 10. Материалы,используемые для сварки 1. Сварочная проволока Проволока маркируется индексом Св. (сварочная) и следующих за ним букв и цифр. Буквамиобозначены химические элементы,содержащиеся в металле проволоки: А — азот (только в высоколегированных проволоках), Г — марганец, С — кремний, X — хром, Н — никель, М — молибден, Т — титан, Ю — алюминий, Ц — цирконий и др. Первые две цифры, следующие за индексом Св. указывают содержание углерода в сотых долях процента, а цифры после букв — содержание данного элемента в процентах. Отсутствие цифры после буквенного обозначения легирующего элемента означает, что этого элемента в проволоке менее одного процента. Буква А на конце обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволоки указывает на пониженное содержание вредных примесей (серы и фосфора). Например, сварочная проволока марки Св-08ХГ2С содержит 0,08% углерода, до 1 % хрома, до 2% марганца и до 1 % кремния. 2.Металлические электроды Металлические электроды изготовляют по ГОСТ 9466—75 «Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки и наплавки. Классификация, размеры и общие технические требования». Электроды классифицируют по назначению, типу, маркам,толщине покрытия, качеству,допустимым пространственным положениям сварки или наплавки и т.д. По качеству (точностьизготовления, состояние поверхности покрытия, сплошность металла шва,содержание серы и фосфора в наплавленном металле) электроды подразделяются на тригруппы: 1, 2, 3.Покрытие электрода должно быть однородным, плотным, прочным, без трещин, вздутий, наплывов и эксцентричности относительно оси стержня. Допускаются шероховатость и отдельные риски глубиной менее четвертитолщины покрытия, вмятины глубиной до половины толщины покрытия и другие мелкие дефекты. Прочность покрытия испытывают следующим образом: при падении плашмя на стальную плиту с высоты 1 м электродов диаметром менее 4 мм и с высоты 0,5 м электродов диаметром 4 мм и более покрытие не должно разрушаться. Влагостойкость покрытия проверяют погружением электрода в воду и выдержкой в течение 24 ч при температуре 15...25°С.Электроды упаковывают в водонепроницаемую бумагу или полиэтиленовую пленку; пачки массой3...8 кг укладывают в деревянные ящики. Масса ящика 30...50 кг. На каждой пачке имеются этикетка,содержащая наименование предприятия-изготовителя, условное обозначение электродов, область их применения, режимы сварки, механические и специальные свойства металла шва и др. Тип электрода обозначается буквойЭ и цифрой, указывающейгарантируемый предел прочности металла шва в кгс/мм2. Буква А в обозначении указывает,что металл шва,наплавленный этим электродом, имеет повышенные пластические свойства. Такие электроды применяют при сварке наиболее ответственных швов. Каждому типу электрода соответствует несколько марок,на каждую из которых разработаны технические условия. Например, типу Э42 соответствуют электроды ОММ-5, ЦМ-7, МЭЗ-04 и др. Марка электрода — это его промышленное обозначение, характеризующее стержень и покрытие. Преимущества и недостатки сватки трением 1. Преимущества Строго локализованное тепловыделение в приповерхностных слоях деталейпри сварке трением является главной особенностью этого процесса, предопределяющей его энергетические и технологические преимущества, к которым в первую очередь относят:высокую производительность. Объем тонкого слоя нагреваемого металла настолько незначителен, что весь цикл его нагрева обычно укладывается в весьма малый промежуток времени — от нескольких секунд до 30 секунд (в зависимости от свойств материала и размеров сечения свариваемых деталей); это определяет высокую производительность процесса сварки трением; конкурировать с нею в этом отношении может лишь электрическая контактная стыковая сварка. Высокие энергетические показатели процесса. Локальное генерирование тепла и малые объемы нагреваемого при сварке трением металла обусловливают весьма высокийкоэффициент полезного действия процесса сварки трением; расход энергии и мощности при сварке трением в 5—10 раз меньше, чем,например, при электрической контактной сварке встык Высокое качество сварного соединения. При правильно выбранном режиме сварки металл стыка иприлегающих к нему зон обладает прочностью и пластичностью, не меньшими, чем основной металл соединяемых деталей; стык свободенот пор, раковин, различного рода инородных включений и других макропороков, а металл стыка изон термического влияния в результате ударного термомеханического воздействия (быстрые нагрев и охлаждение в присутствии больших — в несколько сотенатмосфер — давлений), по своему характеру близкого к режимам термомеханическойобработкиметаллов,приобретает равноосную и сильно измельченную структуру (рис. 38). Стабильность качества сварных соединений. Детали, сваренные трением при одном и том же режиме, отличаются повторяемостью механических свойств; варьирование временного сопротивления, угла изгиба, величины ударной вязкости и других показателей в партии деталей,сваренных на неизменном режиме, не превышает 7—10%. Это позволяет обоснованно применять выборочный контроль качества партии деталей,что особенно важно при отсутствиив настоящее время простых, надежных и дешевых методов неразрушающего контроля стыковых соединений, пригодных для использования в условиях сварочных цехов. Независимость качества сварных соединений от чистоты их поверхности. При сварке
  • 11. трением нет необходимости в зачистке перед началом процесса вводимых в контакт поверхностей; в отличие, например, от контактной сварки боковые поверхности деталейтакже могут оставаться неочищенными, что в значительной мере экономит время вспомогательных операций. Возможность сварки металлов и сплавов в различных сочетаниях. Процесс сварки трением позволяет выполнять прочные соединения не только одноименных, но и разноименных металлов и сплавов, причем даже таких, которые другими способами сварки либо вовсе не получаются, либо их получение сопряжено с большими трудностями. Изучены и освоены в промышленном производстве такие, например, сочетания разноименных материалов,как алюминий со сталью,медь со сталью,титанс алюминием, медь с алюминием и другие. Гигиеничность процесса. Сварку трением от других видов сварки выгодно отличает гигиеничность процесса: отсутствие ультрафиолетового излучения, вредных газовых выделений и горячих брызг металла. Простота механизации и автоматизации. Сварку трением выполняют на специальных машинах; основные параметры процесса сравнительно легко программируются, и, как правило, все оборудование представляет собойлибо полуавтоматы с минимальным использованием ручного труда, либо автоматы,работа которых протекает без участия человека. 2. Недостатки Сварка трением не является универсальным процессом. С ее помощью могут осуществляться соединения лишь таких пар деталей,из которых хотя бы одна является телом вращения (круглый стержень или труба),ось которого совпадает с осью вращения; при этом другая деталь может бытьпроизвольной формы, но должна иметь плоскую поверхность, к которой приваривается первая деталь. Этот недостаток, однако, несущественно ограничивает применяемость сварки трением; анализ характера производства показывает,что в машиностроительных отраслях промышленности количество деталейкруглого сечения составляет до 50—70% от общего числа свариваемых деталей. Некоторая громоздкость оборудования, в результате чего процесс не может быть мобильным; процесс осуществим лишь при условии подачи заготовок, подлежащих сварке, к машине (приварка малых деталейк массивным конструкциям с помощью переносных машин исключается). Искривление волокон текстуры проката в зоне пластического деформирования — волокна близ стыка располагаются в радиальных направлениях и выходят на наружную (боковую) поверхность сваренной детали. В деталях,работающих в условиях динамических нагрузок, стык с таким расположением волокон может оказаться очагом усталостного разрушения, а в других деталях,работающих в агрессивных средах, — очагом коррозии. Лучшим средством предотвращения указанных дефектов является сохранение на деталиграта. Другие средства борьбы с этими нежелательными явлениями могут значительно увеличить стоимость изготовления детали. Следует также указать на неудобства,связанные с необходимостью съема грата,когда это по конструктивным соображениям оказывается необходимым. На это затрачиваетсядобавочное время либо на сварочной машине, либо на отдельном рабочем месте. Особенности образования соединения при сварке трением. Несмотря на кажущуюся простоту, процесс сварки металлов трением в действительностивесьма сложени многообразен; он подчинен многим закономерностям, так как в нем соседствуют ивзаимодействуют такие явления, как тепловыделение и износ поверхностей при трении; непрерывное образование и немедленное же разрушение металлических связеймежду сопряженными поверхностями в процессе их относительного движения; почти мгновенный нагрев и очень быстрое охлаждение малых объемов металла в присутствии очень больших (достигающих тысячиатмосфер) удельных давлений; упругопластические деформации в микрообъемах выступов шероховатых поверхностей и в макрообъемах слоев металла,прилегающих к этим поверхностям; наклеп и рекристаллизация металла; взаимная диффузия, а также внедрение макроскопических частицметалла одной из свариваемых деталейв тело другой и др. Теория сварки трением сложна и далеко еще не разработана. Однако выполненные уже исследования позволяют представить качественную картину явлений, происходящих в стыке при сварке. Применение сварки трением Расчеты иопыт практического применения сварки трением показывают,что ее пока целесообразно применять для сварки деталейдиаметром от 6 до 100 мм. Наиболее эффективно применение сварки трением для изготовления режущего инструмента при производстве составных сварно-кованых, сварно-литых или сварно-штампованных деталей. Она оказывается незаменимойпри соединении трудносвариваемых или вовсе не сваривающихся другими способамиразнородных материалов,например, стали с алюминием, аустенитных сталейс перлитными. Эффективно применение сварки трением и для соединения пластмассовых заготовок. Сварка трением иногда используется для заварки днища у баллона для сжатых газов. Отрезок цельнотянутой стальной трубы с предварительно нагретым концом насаживают на быстровращающуюся оправку. К вращающейся заготовке приближают обжимку, осаживающую металл и придающую ему полусферическую форму днища баллона. При быстром вращении заготовки осаживаемыйметалл быстро разогревается трением между обжимкойи заготовкой в процессе осадки; его температура не снижается,а растет за счет механическойработы сил трения. В результате трения металл днища сильно разогревается и осаживается с образованием утолщения. Для соединения круглых цилиндрических стержней или трубок детализакрепляют в зажимах машины и приводят в соприкосновение торцами. Одна деталь остается неподвижной, другая приводится во вращение со скоростью 500- 1500 об/мин и все время прижимается к
  • 12. неподвижной детали. Вследствие трения торцы деталейбыстро разогреваются ичерез короткое время доводятся до оплавления; автоматическивыключается фрикционная муфта,прекращая вращение шпинделя; затем производится осевая осадка деталей. В ряде случаев способ оказался весьма эффективным. Он отличается высокойпроизво-дительностью (машинное время для разных деталей1,5-50 сек),высоким качеством истабильностью сварки,поскольку процесс автоматизирован, все параметры (число оборотов, усилие осадки, время сварки) отличаются большим постоянством. Способ весьма экономичен и обладает высоким к. п. д. Потребление электрической мощности 15-20 вт/мм2,а потребление электроэнергии в 7-40 раз меньше,чем при контактной электросварке; нагрузка трехфазной сети, питающей приводной электродвигатель, вполне равномерна; cos f = 0,8.Способ позволяет сваривать разнородные металлы (алюминий с медью,алюминий со сталью,медь со сталью ипр.). Ширина зоны влияния сварного соединения не более 2-3 мм. Особенно эффективна сварка заготовок металлорежущего инструмента сверл, метчиков и т. д. из углеродистой и быстрорежущейстали. Примеры применения сварки трением. В последующие годы в стране сталиприменяться: сварка ультразвуком, электронно-лучевая, плазменная, диффузионная, холодная сварка, сварка трением и др. Большой вклад в развитие сварки внесли учёные нашей страны: В.П.Вологдин, В.П.Никитин, Д.А. Дульчевский, Е.О. Патонов, а также коллективы Института электросварки имени Е.О. Патонова, Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения, Всесоюзного научно- исследовательского иконструктивного института автогенного машиностроения, Института металлургии имени А.А. Байкова,ленинградского завода «Электрик» и др.Сварка во многих случаях заменила такие трудоёмкие процессы изготовления конструкций, как клёпка и литьё, соединение на резьбе и ковка. Преимущество сварки перед этими процессами следующие: · экономия металла - 10...30% и более в зависимости от сложности конструкции; · уменьшение трудоёмкостиработ,сокращение сроков работ и уменьшение их стоимости; · удешевление оборудования; · возможность механизации и автоматизации сварочного процесса; · возможность использования наплавки для восстановления изношенных деталей; · герметичность сварных соединений выше, чем клепаных или резьбовых; · уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих. Мировой опыт применения сварки трением позволяет сделать вывод,что этот вид сварки - один из наиболее интенсивно развивающихся технологических процессов, особенно в странах с высоким уровнем развития промышленности. Заключение Задачейсварочной операции является получение механическинеразъемных соединений, подобных по свойствам свариваемому материалу. Это может бытьдостигнуто,когда по своей природе сварное соединение будет максимально приближаться к свариваемому металлу. Свойства твёрдых тел,в том числе и механические (прочность, упругость, пластичность и др.), определяются их внутренними энергетическими связями,т.е. связямимежмолекулярного, межатомного и ионного взаимодействия. В зависимости от материала сварной конструкции, её габаритов,толщины свариваемого металла идругих особенностей свариваемого изделия предпочтительное применение находят определённые разновидности электрической дуговой сварки. Так, при изготовлении конструкций из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей наибольшее применение находят как ручная дуговая сварка качественнымиэлектродамис толстым покрытием, так и автоматическая иполуавтоматическая сварка под флюсом,а так же сварка в углекислом газе; при сварке конструкций из высоколегированных сталей,цветных металлов и сплавов на их основе предпочтительное использование находит аргонно-дуговая сварка,хотя при определённых условиях применяются и некоторые другие разновидности электрической дуговой сварки. Сварка трением весьма экономичный процесс. Потребление электрической мощности 15-20 вт/мм2,а потребление электроэнергии в 7-40 раз меньше,чем при контактной электросварке; нагрузка трехфазной сети, питающей приводной электродвигатель,вполне равномерна. Способ позволяет сваривать разнородные металлы (алюминий с медью,алюминий со сталью,медь со сталью ипр.). Ширина зоны влияния сварного соединения не более 2-3 мм. Особенно эффективна сварка заготовок металлорежущего инструмента сверл, метчиков и т. д. из углеродистой и быстрорежущейстали. 2. Порядок выполнения работы 1.Подробно изучить краткие теоретические сведения: - определение сварки, как технологического процесса; - сущность сварки трением. 2. Оформить отчет, в котором представить по заданию преподавателя классификацию видов сварки.
  • 13. Практична робота «Зварювання вибухом» Цель работы: ознакомление с классификацией и основным способом сварки. 1. Краткие теоретические сведения Сварка взрывом представляет собой соединение элементов методом направленного энергетического взрыва и относится к категории взрывной обработки металла. Описание Работа с данной методикой требует определенного расположения деталей, в частности элемент-мишень и часть, подвергаемая обработке, располагаются параллельно либо под установленным углом. В процессе движения взрыва детали на высокой скорости ударяются друг о друга и формируют сварочное соединение, надежность которого достигается деформационными изменениями на поверхности. Ввиду высокой скоротечности метода отсутствует объемная диффузия. Сварка взрывом приобрела наибольшее распространение в сфере обработки разнородных металлов и сплавов. Главным условием является тщательное проведение подготовительных работ, в которые входит скрупулезное обезжиривание элементов и зачистка, впоследствии они проходят через сваривание до формирования металлического блеска. Схемы Существует множество разнообразных схем технологических работ. Они объединены воздействием детонационныхпродуктов на мишень и ударом с другими поверхностями. Все разновидности схем основываются на двух первоначальных, которые имеют принципиальные отличия, - это параллельная и угловая. Любые виды сплавов и стали позволяют создать биметалл, сварка взрывом в этом случае не меняет структурных характеристик материала и исходные габариты изделий, благодаря чему отсутствует необходимость в дополнительной проверке соответствия имеющимся свойствам. Готовые поверхности не имеют волнообразных дефектов и подлежат термической обработке только в случае наличия напряжения в месте сварки. При этом производство характеризуется минимальным количеством отходов и стоимостью, которая не меняется от поставляемых партий и марки материала. Сварка взрывом: преимущества и недостатки Обработка металлов приобрела достаточное распространение за счет следующих положительных сторон: формирование композитов армированного вида; использование для пакетов со множеством слоев; сварка материалов, являющихся разнородными по отношению друг к другу, к примеру, сталь – титан; низкий расход; экономичность. Несмотря на множество достоинств, не обошлось без недостатков, основным из которых является заметный воспроизводимый шум, из-за чего возникает необходимость в достаточном удалении от жилых и общественных зданий, также присутствует сложность хранения и транспортировки, вызванная опасностью взрыва.
  • 14. Материалы Для проведения работ используются насыпные взрывные вещества, к числу которых относится селитра, аммониты, гранулит и другие. Масса веществ, применяемых в современных технологичных процессах, может варьироваться от нескольких сотен килограмм до одного грамма. Пионер видео - русский инженер Понятов: 65 лет создания первого видеомагнитофона Колени в рисунках. Как пытались выделиться в Великобритании в прошлом веке Волосы больше не выпадают: помогла маска из лаврового листа и хлеба Мясников рассказал, как контролировать вирус Эпштейна-Барра Сварка металлов взрывом характеризуется выделением энергии, основная часть которой выходит в окружающее пространство в виде ударных волн, также возможно излучение в виде возмущений сейсмического характера и осколков с широким радиусом разброса. Процесс должен производиться на достаточном расстоянии от жилых построек в специализированных камерах и на полигонах, это вызвано наличием ударной волны – неизбежным фактором с высокой опасностью и поражающим воздействием. Что нужно знать .Главная особенность заключается в возможности обработки металлических поверхностей любых видов. Выбранные соединения могут обладать любыми размерами, что является дополнительным преимуществом. Сварка взрывом, схема которой представлена выше, обеспечивает моментальное получение качественного соединения, которое образуется менее чем за миллионную долю секунды. Стоит отметить, что в случае необходимости вторичного нагрева готовых поверхностей следует помнить про высокий риск развития активной диффузии, она может появиться в месте полученного ранее соединения. Из-за этого присутствует высокая вероятность существенного понижения характеристик прочности и надежности, в особенности при условии воздействия высокого температурного диапазона. Для предотвращения подобных пагубных изменений в процессе соединения используются специальные промежуточные прослойки на металлической основе, при этом поверхности, проходящие обработку, и применяемые дополнения не формируют химических соединений. В качестве примера можно привести сварку титана и стали, в данном случае такие материалы, как ванадий или тантал применяются в качестве специальной прослойки. Условия Технология сварки взрывом имеет сходство с соединением под воздействием давления, общие черты особенно заметны в некоторых моментах методики. Процесс должен производиться при создании определенных условий, без них выполнение задачи становится невозможным. В первую очередь должен учитываться высокий диапазон температур, он необходим для уменьшения времени, затрачиваемого на выполнение работ. Поверхности, подвергаемые обработке, должны характеризоваться пластическими деформациями. Также они должны плотно соединяться друг с другом. Соблюдение требований, указанных выше, обеспечивает качественное соединение. Метаемая пластина, движимая по отношению к другой, которая остается в неподвижном состоянии, в момент удара обладает удельным количеством кинетического заряда, приходящимся на единицу обрабатываемой плоскости. В случае если
  • 15. сварка взрывом характеризуется одновременным перемещением элементов, характеристики упругости и надежности соединения снижаются до минимальныхзначений. Скорость Уровень получаемых свойств, которые обеспечивает сварка взрывом, в большей мере зависит от скорости метательного процесса. При невысокой скорости практически отсутствует вероятность образования соединения, несмотря на полное соблюдение других основных условий. Стоит отметить, что несоответствующие скорости контакта не являются препятствием для получения качественных и надежных готовых изделий при условии наличия подходящей скорости метания, рассчитанной заранее. Данный параметр оказывает прямое воздействие на вид места, подвергаемого соединению, то есть обрабатываемая зона меняет характеристики тепловой концентрации в соответствии со скоростью. Расчеты, как правило, имеют экспериментальных характер, так как в данной сфере отсутствует установленная методика определения режимов. Это вызвано тем, что в настоящее время еще не создана теория данного технологического процесса по причине невозможности полного изучения, и сложностью предварительного определения всех нюансов поведения металлических поверхностей и взрывной волны. То есть каждый отдельный случай требует создания рассчитанного режима и собственной методики работ. 2. Порядок выполнения работы 1.Подробно изучить краткие теоретические сведения: - определение сварки, как технологического процесса; - сущность сварки взрывом. 2. Оформить отчет, в котором представить по заданию преподавателя классификацию видов сварки.