Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 1

Реферат: металлические сварочные материалы

Энергия воздействия

По типу энергии воздействия, благодаря которой образуется требуемое сварное соединение, все виды сварки металлов делятся на следующие категории:

  • термическая обработка, предполагающая оплавление места стыка с выделением большого количества тепловой энергии;
  • термомеханическая сварка, осуществляемая за счёт внешнего давления с использованием элементов нагрева электросваркой;
  • и, наконец, чисто механическая (обработка под давлением).

Согласно первой методике свариваемые заготовки подлежат расплавлению, после чего они образуют так называемую «сварочную ванну».

По завершении работ (после затвердевания) на месте ванны остаётся сварной шов, металл в котором имеет литую структуру. К разновидностям термических сварочных работ по металлу следует отнести газовую, электрошлаковую, дуговую, лазерную, плазменную, термитную (химическую) и подобные им виды сварки.

При газовом способе сваривания металлов и сплавов рабочая смесь подаётся на специальную горелку от двух баллонов, содержащих горючий состав и кислород. При этом качество пламени горелки регулируется соответствующими вентилями подачи обеих составляющих. Помимо этого к месту сварки подаётся особый присадочный материал, обеспечивающий получение качественного шва.

В случае химической или термитной обработки металлов рабочая зона формируется под воздействием теплоты, выделяемой при сгорании компонентов специальной порошковой смеси (термита). Отметим также, что на практике наиболее распространены термитные составы на основе обычного алюминия.

Термомеханической обработка места стыка включает в себя диффузионную, контактную, а также газопрессовую сварочные методики. Принцип так называемой «» интуитивно понятен, хотя технологии сварочных работ по металлу могут отличаться.

Особенности сварочных материалов и оборудования

При производстве работ используются расходные материалы, основным назначением которых является формирование сварного шва необходимых свойств и обеспечение безопасности и стабильности сварочного процесса.

Электроды, металлическая проволока,  флюсы, прутки для присадки применяются при различных типах электрической сварки и необходимы для подачи электропитания в зону обработки и ее нагрев. Выбор электродов и проволоки обуславливается типом используемого оборудования, а также целями сварки, размерами деталей, видом металла или сплава, из которого изготовлен детали.

Широко применяются в сварочных работах газы и их смеси. Можно выделить две группы газов: защитные газы и газовые смеси, а также горючие (или поддерживающие гонение) газы.

Защитные газы нужны для того, чтобы предохранить расплавленный металл от вступления в реакцию с воздухом. В качестве защитных используются инертные и активные газы. Инертные газы защищают металл от воздуха, при этом сами не вступают с ним в реакцию, а активные вступают и придают новые свойства металлу сварного шва.

Еще одна категория газов, использующихся при сварке – горючие газы, они подаются под высоким давлением и служат для плавки металла. Для поддержания горения используется кислород.

Для обеспечения качественного шва в месте сварки деталей и создания обратного валика при производстве работ по сварке применяются специальные керамические подкладки.

Сварочное оборудование

Для сварки используется такое оборудование, как трансформаторы, инверторы, агрегаты, выпрямители, автоматы и полуавтоматы, преобразователи. Они подразделяются по типу осуществляемой сварки, а также по виду используемых сварочных материалов. Так, для дуговой сварки ручного типа используются генераторы, инверторы, трансформаторы.

Отдельные типы сварочного оборудования используются для электрической и дуговой сварки, газовой, электрошлаковой, контактной сварки.

Самыми простыми, недорогими и самыми распространенными являются сварочные трансформаторы переменного тока. Они обладают очень высоким КПД – до 90%, что также объясняет их популярность. Они используют плавящиеся электроды диаметра от 1,5 до 2,5 мм. Основная сфера их применения – сварка черных металлов. Для сложных видов сварки и работы с цветными металлами требуется дополнительное оборудование.

Примеры сварочных трансформаторов постоянного тока

Сварочные трансформаторы постоянного тока – более сложное оборудование, которое на выходе дает постоянный ток с нужной полярностью. Такое оборудование может быть использовано при работе с цветными металлами и нержавеющей сталью, но оно более сложное, громоздкое и дорогое.

Полуавтоматы – это дорогое и сложное по конструкции, но легкое в применении оборудование с высокой продуктивностью. Полуавтоматы отличаются сравнительно легким весом и небольшими размерами, что обеспечивает их востребованность у частных мастеров, владельцев небольших цехов по металлообработке, автомастерских, ремонтных мастерских. Они используются при сварке железа, стали, алюминия, нержавеющей стали. Для присадки в них используется проволока диаметром 6-8 мм.

Инверторы – современное, технологически сложное оборудование с небольшими габаритами и массой, самый функциональный и дорогой тип сварочных механизмов, который позволяет производить высокоточные работы и получать сварной шов высокого качества.

Примеры сварочные материалов, оборудование, трансформаторов, инверторов, специализированных аппаратов демонстрируются на ежегодной выставке «Металлообработка».

Автомобильные эксплуатационные материалыТехнологическое оборудование и технологические трубопроводы

Категории флюсов

Флюсом называется вещество или смесь, предназначенная для нанесения на участок пайки, для защиты основного металла от действия окислительных процессов. В плане эстетики, флюс дает более ровный шов, качества — увеличивает крепость соединения.

Пользуясь отдельно упоминаемыми материалами, обращают внимание на то, что флюс должен плавиться при меньшей, чем у припоя, температуре. Это отразится качественным результатом валика

Промышленность выпускает флюсы нескольких категорий — активные и химически пассивные.

Активные

Химически активный флюс содержит кислотные компоненты. Последние предназначены для уничтожения налета окислов либо следов коррозии. Таковыми химикатами может быть соляная кислота, дихлорид цинка, называемый паяльной кислотой.

Очищенная кислотами поверхность детали от старой пайки не будет окисляться, подвергаться коррозии.

Однако любое вещество содержит равное количество позитивных и негативных факторов. Химически активные жидкости при неумелом их использовании разъедают металл, слоистые композитные материалы, часто используемые в радиоэлектронных схемах.

Случайное попадание кислоты на кожу вызывает сильный ожог, что делает ее допустимой для использования только мастерами.

Нежелательно применять подобные химикаты в повседневной бытовой пайке. Для соединения же деталей электротехнических приборов и устройств рекомендуется так же избегать подобных флюсов. Это предостережет текстолитовые платы от разъедания.

Пассивные

Химически инертные вещества используются в быту значительно чаще, чем активные. Первые не выражены яркими окислительными факторами, чем вторые, что представляет меньшую опасность для работы с электронными платами, радиоэлементами.

Однако пассивные смеси удаляют только поверхностный жировой налет и загрязнения, не предотвращая детали от возможной коррозии. Хотя для ремонта радиоприемника, плеера или телевизора этого не нужно.

Присадочный прут

Исполнение аргонодуговой сварки — TIG, потребует дополнительных материалов, которые не применяются в ручной сварке. Ими являются емкость со сжатым газом, профильный присадочный длинномерный прут.

Последний чаще называют проволокой, которая равномерно заполняет зазор между двумя соединяемыми элементами. Под влиянием высокой температуры прут плавится, в результате чего происходит его смешение с металлом рабочих деталей.

Стержень представляется основой для образования сварного валика.

Осуществление сварных работ в газовой среде

Сегодня все большую популярность набирает так называемая кислородная сварка, которая в конечном счете отличается высоким качеством, а соединение получается весьма прочным и долговечным. Кислород по своей молекулярной массе значительно тяжелее по сравнению с воздухом, к тому же благодаря ему обеспечивается быстрое сгорание различных паров и газов, причем в этом случае возникает температура, вполне достаточная для того, чтобы расплавить даже тугоплавкий металл.

Работать с таким газом следует очень осторожно, так как сжатый кислород при соприкосновении с маслами, смазками и другими жирными материалами моментально воспламеняется и создает угрозу взрыва. Сварка в такой среде осуществляется только в чистых условиях

Хранить баллоны с кислородом нужно в строгом соответствии со всеми существующими нормами противопожарной безопасности.

Кислород, предназначенный для сварных работ, бывает техническим или же получаемым из окружающей среды. Для его получения воздух пропускают через специальные разделительные аппараты, фильтруют, отсекая разного рода примеси – азот, углекислый газ и так далее. На последнем этапе газ просушивается и помещается под высоким давлением в баллоны, которые обладают специальной усиленной теплоизоляцией.

Зачастую применяют ацетилен, который с точки зрения химического строения является соединением кислорода и водорода. Помещенный в баллоны газ отличается взрывоопасностью, бесцветен, имеет в своем составе незначительные примеси аммиака. В связи с тем, что данная продукция довольно опасна при использовании, от нее постепенно отказываются, заменяя аргоном, гелием и другими газами, которые не отличаются пожаро- и взрывоопасностью.

Требования к материалам для сварки

Для любого типа сварки используются материалы в соответствии со строгими стандартами, где четко обозначены требования к приемке и контролю. Все партии, пошедшие на изготовление сварочных материалов в заводских условиях, снабжаются сертификатом с указанием технических показателей:

  • знак товарной принадлежности изготовителя;
  • условные обозначения, состоящие из букв и цифр, показывающих марку и тип;
  • заводской номер партии плавки и смены;
  • показатель поверхностного состояния электрода или проволоки;
  • химический состав сплава с указанием процентного соотношения;
  • механические характеристики получаемого наплавленного шва;
  • вес нетто.

Общими требованиями для всех электродов являются стабильно горящая дуга, хорошо сформированный шов. Металл полученной наплавки соответствует предварительно заданному химическому составу, расплавление стержня при работе идет равномерно, без разбрызгивания и выделения токсических веществ. Проволока способствует производству высококачественной сварки, шлак с поверхности шва удаляется легко, покрытие шва отличается прочностью. Электроды сохраняют технические параметры в течение длительного времени.

Для выполнения процесса сварки важна каждая деталь. Применение качественных материалов в работе играет не последнюю роль в процессе стойкого и прочного соединения металлов.

Особенности и функции

Сварочные материалы (как можно догадаться из их названия) используются для сварки изделий. Они применяются как сварщиками-любителями, так и профессионалами. К их функциональным особенностям обычно относят следующие:

  • расходные материалы гарантируют стабильность проведения производственных работ;
  • удаление вредоносных добавок;
  • получение наплавленного металла с конкретно определенным набором химических характеристик;
  • самостоятельное определение сварщиком химического состава;
  • защита расправленного металла от влияния на него воздуха;
  • создание швов, которые будут стойкими к образованию трещин;
  • создание корректных геометрических показателей швов;
  • обеспечение максимальной экономичности сварки и так далее.

Правила хранения

Помимо учёта расхода сварочных материалов следует побеспокоиться об их надёжной сохранности в складских условиях. Согласно инструкции под обозначением РД 34.10.124-94 в условиях склада они должны содержаться в заводской упаковке и быть разбиты по сортам и маркам отдельных наименований.

Само хранилище (кладовая) должно располагаться в специально оборудованном для этих целей закрытом помещении. Электроды с дополнительным покрытием, прошедшие предварительную прокалку, хранятся или в специальных сушильных шкафах или же в жёсткой таре, имеющей крышку с уплотнителем (при температуре не ниже +15 градусов).

Флюсы, также прошедшие прокалку, хранятся в тех же условиях и в таких же шкафах, что и покрытые электроды (в отдельных случаях допускается их складирование на специальных противнях из нержавейки).

Срок хранения всех перечисленных выше расходных материалов при их содержании в сушильных шкафах, термических пеналах или другой герметичной таре обычно ничем не ограничен.

В случае хранения на открытых пространствах в помещениях кладовых этот срок ограничивается и для электродов и флюса составляет не более 15-ти суток. Для порошковой проволоки и плавильных изделий, используемых при сварке перлитной стали, он не может превышать 5-ти дней.

https://youtube.com/watch?v=neMXjs3dtng

В зонах хранения материалов для сварки для удобства сварщика и обслуживающего персонала должны иметься специальные указательные таблички с данными об основных параметрах изделий (их марке, количестве, номере партии и тому подобное).

Подводя итог всему сказанному, отметим, что грамотный подход к выбору, применению и хранению расходного материала является залогом успешного выполнения сварочных работ

Только с учётом этого важного фактора удаётся добиться требуемого качества и надёжности готовых сварных изделий

Виды сварочного оборудования

Существуют следующие виды сварочного оборудования:

Трансформаторы. Преобразуют высокое напряжение в низкое такого уровня, который требуется для сварочного оборудования и материалов. Напряжение на выходе трансформатора составляет от 60 до 75 Вольт при отсутствии нагрузки. Так, чтобы дуга при использовании дугового способа сварки горела ровно, необходимо напряжение равное 70 Вольтам.

Выпрямитель. Преобразует ток, имеющий переменное напряжение, на ток с постоянным.

Агрегат. Используется для сварки, является автономной установкой. Внутренними составляющими агрегата являются двигатель и сварочный генератор, который вырабатывает ток, необходимый для сварки.

Инвертор. Источник обеспечения током дуги, используемой для сварки. Переменный ток из сети попадает на выпрямитель, после чего он преобразуется в переменный ток с увеличенной частотой на силовом модуле. Полученный ток проходит через трансформатор, после чего уже используется дугой. Благодаря такому устройству обеспечивается устойчивость работы дуги.

Реостат (балластный). Используется для механической настройки имеющегося тока, происходит это благодаря изменению сопротивления, присутствующего в сети. По закону Ома, от сопротивления напрямую зависит сила тока.

Источник питания (полуавтоматическая сварка). Обеспечивает постоянную устойчивость во время процесса сварки, это придет высокое качество выполненному шву.

Подающий механизм. Необходим для обеспечения горелки сварочной проволокой. В нем находится моток с проволокой, устройство для ее размотки и двигатель, работающий от электричества. С внешней стороны размещены регуляторы для контроля над работой устройства и его настройки.

Установки аргонодуговые. Аппараты, используемые для сварки и имеющие расширенный функционал. С ними возможно выполнение почти всех видов сварок любой сложности и достижение поставленных целей.

Аппараты аргонодуговой сварки (TIG). Изготовлены с помощью инверторной технологии. Аппарат компактен, но при этом очень эффективен при работе. При этом можно отметить стабильность при выполнении работ.

Аппараты для контактной сварки. Данный вид сварки происходит с использованием давления, происходящим при сжатии двух деталей и нагревания их током.

Аппараты, используемые при плазменной сварке. Состоят из двигателя, вырабатывающего ток, необходимый для сварки, и специального плазматрона. Одним из плюсов данных аппаратов является то, что они спокойно могут работать с различными типами металлов, изменяются только настройки в режиме. При этом плазменная сварка не уступает газовой и конкурирует с ней в производительности и экономичности затрачиваемых средств.

Баллон. Используется для различных газов, а именно обеспечения их сохранности и безопасной транспортировки.

Рукава. Обеспечивают подачу газа к оборудованию.

Манометр. Позволяет контролировать давление используемого газа, который проходит различные узловые рукава или смесители.

Аппараты автоматической сварки. Резко увеличивают количество выполняемых работ и их качество. При этом требуют минимальных затрат рабочей силы. Но для целого производства требуется еще и дополнительное оборудование.

Новинки сварочного оборудования и материалов демонстрируются на ежегодной выставке «Металлообработка».

Сварочное оборудованиеСварочный пост при ручной дуговой сваркеСверлильно-фрезерный станок

Сварочные материалы: требования

Промышленные работы, связанные со сварочной технологией, должны строго соответствовать всем существующим государственным стандартам. То же самое можно сказать по отношению к приемке и контролю над сварочными материалами. Каждый из них должен иметь требуемый сертификат, где будет содержаться следующая информация:

  • клеймо изготовителя или логотип предприятия, которое выпустило эту продукцию;
  • все необходимые условные цифровые и буквенные обозначения, которые будут сообщать марку и тип продукции;
  • номер партии и смены, выпустившей изделие;
  • химический состав обмазки и сплава, из которого произведен электрод, описание материалов, с какими разрешено работать с его помощью;
  • все механические свойства полученного в конечном итоге сварного соединения;
  • масса продукции.

Универсальными требованиями, которые предъявляются ко всем типам электродов, являются обеспечение стабильности горящей дуги, качественное сварное соединение

Стоит отметить, что в процессе проведения сварочных работ очень важно принимать во внимание даже незначительную деталь, поскольку она так или иначе будет оказывать непосредственное влияние на итоговый результат. Чем прочнее шов, тем дольше будет служить изделие

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации