Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

Термический класс сварки (Т)

Классификация видов сварки плавлением

Термический класс сварки включает все виды сварки с использованием тепловой энергии.

Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кро­мок деталей можно разделить на следующие основные виды:

- газовая сварка; -

- электрическая дуговая сварку;

- элекпгрошлаковая сварка;

- электронно-лучевая сварка;

- плазменная сварка;

- лазерная сварка;

- термитная сварка.

Этот класс характеризуется тем, что сварка осуществляет­ся плавлением кромок соединяемых частей. При этом образует­ся ванна расплавленного металла. После отвода источника на­грева металл сварочной ванны кристаллизуется и образуется сварной шов, соединяющий свариваемые части. Сварка - слож­ный и быстропротекающий физико-химический процесс образо­вания соединения материалов. Подготовка заготовок и продуман­ная технология делают сварку легкой, быстрой.

Из курса физики нам известно, что состояние любого веще­ства характеризуется взаимосвязью молекул и атомов. Различа­ют четыре основные состояния материи:

- твердое;

- жидкое;

- газообразное;

- плазму.

Твердое тело представляет собой «агрегат* атомов, находя­щихся во взаимодействии, а его физические характеристики оп­ределяются их взаимным расположением (кристаллической решет­кой) и химическими связями, действующими между ними.

Соединение сваркой твердых тел можно представить как образование прочных и устойчивых химических связей между атомами соединяемых элементов. Для получения прочного соеди­нения твердых тел необходимо их сблизить до возникновения межатомных связей. ,

В твердом и жидком состоянии расстояние между молекулами и атомами очень мало. Этим объясняется малая сжимаемость этих веществ и их общее название — «конденсированное состояние».

В газах расстояние между молекулами значительно больше, поэтому газы сравнительно легко сжимать под воздействием внешнего давления.

Различие в электропроводности твердых, жидких и газооб­разных веществ также объясняется различием расстояний меж­ду атомами и молекулами. В твердых и жидких веществах край­ние электроны, далеко отстоящие от ядер своих атомов, легко теряют связь с ядром. Благодаря этому появляются свободные электроны, легко перемещающиеся по объему вещества. Такие свободные электроны называются электронами проводимости и являются носителями тока в проводниках. В газах электроны при­тягиваются только к своим ядрам, поэтому при нормальных ус­ловиях газы электрический ток не проводят.

Вся история человечества связана с освоением энергии, в частности тепловой энергии. От древнего пламени костра до уп­равления потоками света в лазерном луче вот история техно­логии. В таблице 1 приведены данные о плотности потоков тепло­вой энергии и минимально достижимых площадях нагрева материалов, т. е. фокусировке потоков энергии в пятно нагрева.

Классификацию сварки можно провести по степени механи­зации процессов. Тогда выделяют сварку: ручную, механизиро­ванную (полуавтоматическую), автоматическую.

Ручная сварка производится оператором (сварщиком) с помо­щью инструмента вручную, без применения механизмов.

Механизированная сварка выполняется оператором при по­мощи устройства (машины или механизма), подающего элект­родную проволоку в зону сварки.

Автоматическая сварка осуществляется без участия чело­века. При этом механизируются операции со получению сварно­го шва по заданной программе.

По способу защиты металла различают: сварку в воздухе, в вакууме, в среде защитных газов, под слоем флюса, в пене и т. п.

Общая схема методов сварки плавления (рис. I) может быть представлена рядом последовательных стадий состояния метал­ла в зоне сварки:

1 - элементы собраны под сварку и закреплены в необходи­мом положении относительно друг друга. Между элементами ос­тается зазор. В зоне стыка полностью отсутствуют химические связи;

2 - на поверхность металла в зоне стыка воздействуют мощ­ным концентрированным потоком тепловой энергии Q. Подведен­ный тепловой поток нагревает кромки материала выше темпера­туры плавления. Расплавленный металл обеих кромок сливается, образуется общая ванночка из жидкого металла (сварочная ванна). Ванночка удерживается на частично оплавленных кромках. Зазор между заготовками исчезает. Химические связи в жидком

Рис. 1. Схема стадий образования соединения сваркой плавлением;

1 - сборка под сварку; 2 - образование сварочной ванны под воздействием теплоты; 3 - кристаллизация ванны с образованием

сварного соединения; 4 - макроструктура зерен на границе шва

металле близки к химическим связям твердого тела, поэтому эту стадию принято называть образованием физического контакта;

3 - при прекращении теплового воздействия на кромки свари­ваемых элементов (выключение источника тепла или перемеще­ние его вдоль кромок) зона сварки охлаждается за счет передачи теплоты вглубь свариваемых элементов и в окружающую среду. Происходит кристаллизация сварочной ванны с образованием литой структуры шва, т. е. создание химических связей по се­чению свариваемого соединения. Частично оплавленные зерна основного металла на границе сварочной ванны являются осно­ванием для «пристройки» атомов из жидкости для кристаллиза­ции шва.

Рассмотрим основные виды сварки плавлением.