Основные типы сварных соединений
Классификация способов сварки
Сваркой называют технологический процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми деталями при их местном нагреве и (или) пластическом деформировании. Такое определение понятию «сварка» содержится в ГОСТе 2601-84, где даны также определения основных терминов и понятий, применяемых в сварочном производстве. Подготовлена также национальная версия стандарта СТБ ИСО 857-1 устанавливающая однозначность терминов в области сварки в соответствии с международными нормами. Это позволяет обеспечить сопоставимость терминологии национального и международного уровня.
Все способы сварки по определению можно разделить на две группы: сварка плавлением и сварка давлением. Для сварки давлением характерно сжатие свариваемых деталей, которое обеспечивает пластическое деформирование металла в зоне сварки. Сварка плавлением выполняется без давления, а нагрев металла производится выше температуры плавления. К сварочным процессам относятся также наплавка – нанесение посредством сварки слоя металла на поверхность изделия, пайка и резка.
Согласно ГОСТ 19521-74 сварка металлов классифицируется по физическим, техническим и технологическим признакам.
При классификации процессов сварки выделяют три основных физических признака: форму вводимой энергии, наличие давления и вид инструмента носителя энергии. В зависимости от вводимой в изделие энергии сварочные процессы разделены на три класса:
|
|
|
термический – к нему относятся виды сварки, которые осуществляются плавлением с использованием тепловой энергии: дуговая, газовая, высокочастотная, термитная, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная;
термомеханический - к нему относятся виды сварки, которые осуществляются с использованием тепловой энергии и давления: контактная, диффузионная;
механический – к нему относятся такие виды сварки, которые осуществляются с использованием механической энергии давления: трением, холодная, ультразвуковая.
К техническим признакам относятся способ защиты зоны сварки, непрерывность процесса и степень механизации сварки.
По способу защиты металла сварного шва различают сварку в воздухе, в вакууме, в защитных газах, под флюсом, с комбинированной защитой. В качестве защитных могут быть применены активные газы (углекислый газ, азот, водород, водяной пар, смесь активных газов), инертные газы (аргон, гелий, смеси аргона с гелием), а также смеси инертных и активных газов.
По непрерывности процесса различают непрерывные и прерывистые виды сварки; по степени механизации - ручные, механизированные, автоматизированные и автоматические.
|
|
|
Краткая характеристика основных видов сварки.
При дуговой сварке расплавление основного и присадочного металла осуществляется электрической дугой, горящей между электродом и свариваемым металлом. Расплавленный основной и присадочный металл (электрод, проволока или лента) образуют сварочную ванну, в результате кристаллизации которой образуется сварной шов. Для получения полного проплавления свариваемых кромок, когда свариваемые элементы нельзя проплавить на всю толщину, перед сборкой под сварку выполняют разделку (скос) кромок.
Ручная дуговая сварка производится плавящимся покрытым электродом или неплавящимся электродом с газовой защитой.
При механизированной сварке в среде защитных газов сварочная проволока подается в зону дуги подающим механизмом. При использовании самозащитных сплошного сечения и ли порошковых сварочных проволок механизированная сварка выполняется без газовой защиты.
При сварке под флюсом сварочная проволока и гранулированный флюс подаются в зону дуги, горящей в полости, образованной парами металла и материалов флюса. По мере перемещения дуги расплавленный флюс всплывая на поверхность сварочной ванны, остывает и образует шлаковую корку, которая защищает расплавленный металл от вредного воздействия воздуха и замедляет охлаждение металла шва. Это обеспечивает получение качественного металла сварного шва при высокой производительности процесса.
|
|
|
Газовая сварка основана на плавлении свариваемого и присадочного металлов высокотемпературным газокислородным пламенем. В качестве горючего газа для сгорания в кислороде применяют ацетилен, водород, пропанбутановую смесь, пары керосина, бензина, МАФ и другие газы.
При термитной сварке свариваемые детали помещают в огнеупорную форму, а в установленный сверху тигель засыпают термит - порошкообразную смесь алюминия с железной окалиной. При горении термита развивается высокая температура (более 2000°С), образуется жидкий металл, который при заполнении формы оплавляет кромки свариваемых изделий и заполняет зазор, кристаллизуется, образуя сварной шов.
Электрошлаковая сварка основана на плавлении свариваемого и присадочного металлов теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через расплавленный шлак в период установившегося процесса сварки. В начале процесса возникает дуга, которая, расплавив небольшое количество флюса, шунтируется, прекращается горение дуги и начинается прохождение тока через расплавленный шлак с большим выделением теплоты.
|
|
|
Плазменная сварка основана на сжатии электрической дуги газом, находящимся под некоторым давлением, в результате чего газ получает ионизированное состояние, называемое плазмой. Температура плазменной сжатой дуги достигает 20000 - 25000 °с.
Электронно-лучевую сварку выполняют в вакуумных камерах. Теплота, расплавляющая металл, выделяется в результате бомбардировки поверхности металла электронами, имеющими большие скорости; анодом служит свариваемая деталь, катодом – вольфрамовая спираль электронной пушки.
Лазерная сварка осуществляется мощным световым лучом, получаемым от оптического квантового генератора – лазера. Вакуум при сварке лазером не нужен, и ее можно выполнять на значительном расстоянии от генератора.
При контактной сварке разогрев и расплавление места соединения осуществляется теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через контакт свариваемых деталей; при приложении в этом месте сжимающего усилия образуется сварное соединение. По форме сварного соединения различают точечную, шовную, рельефную, стыковую контактную сварку. Точечная сварка в свою очередь подразделяется на одно-, двух- и многоточечную. Стыковая сварка по характеру протекания процесса делится на сварку с прерывистым и непрерывным оплавлением и сварку сопротивлением. Контактную сварку можно выполнять постоянным, переменным и пульсирующим током.
Диффузионную сварку осуществляют в вакууме за счет взаимной диффузии атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и при незначительной пластической деформации.
Газопрессовая сварка основана на нагреве концов стержней или труб по всей длине окружности многопламенными горелками до пластического состояния или плавления и последующего сдавливания стержней внешним усилием.
Ультразвуковая сварка основана на совместном воздействии на свариваемые детали механических колебаний ультразвуковой частоты и небольших сжимающих усилий.
Сварка трением – сварка давлением при которой нагрев осуществляется теплотой, выделяющейся при трении, вызываемом при вращении свариваемых частей друг относительно друга. Место контакта разогревается и после приложения осевого усилия образуется сварное соединение.
Сварка взрывом – сварка при которой соединение осуществляется в результате вызванного взрывов соударения быстро движущихся частей.
Холодная сварка – сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей.
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Основные типы сварных соединений
Сварным соединением называют конструкцию или ее часть, в которой отдельные ее элементы соединены с помощью сварки. В сварное соединение входят сварной шов, прилегающая к нему зона основного металла с изменениями от термического действия сварки (зона термического влияния) и примыкающие к ней участки основного металла. При дуговой сварке плавлением сварной шов представляет собой закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки находился в расплавленном состоянии. Свойства сварного соединения определяются свойствами металла самого шва и зоны термического влияния.
По форме сопряжения свариваемых элементов различают следующие типы сварных соединений: стыковые (рис. 1, а), тавровые (рис. 1, б, в), угловые (рис. 1, г), нахлесточные (рис. 1, д).
Сварные швы по форме поперечного сечения подразделяют на стыковые и угловые. По форме в продольном направлении различают швы непрерывные и прерывистые.
С помощью стыковых швов образуют в основном стыковые соединения, с помощью угловых швов – тавровые, угловые, и нахлесточные соединения.
Рисунок 2.1 Основные типы сварных соединений.
По форме разделки кромок соединяемых деталей различают следующие основные типы стыковых швов: с отбортовкой кромок (рис. 2,а); без разделки кромок - односторонние и двусторонние (рис. 2,б); с разделкой одной кромки - односторонней, двусторонней; с прямолинейной или криволинейной формой разделки (рис. 2,в); с односторонней разделкой двух кромок; с V-образной разделкой (рис. 2,г); с двусторонней разделкой двух кромок; Х-образной разделкой (рис. 2,д). Разделка может быть образована прямыми линиями (скос кромок) либо иметь криволинейную форму (U-образная разделка, (рис. 2,е).
Рисунок 2.2 Виды стыковых швов по форме подготовки кромок.
Рисунок 2.3 Виды швов тавровых соединений
По форме поперечного сечения угловые и тавровые швы могут быть без разделки кромок (рис. 3,а), с односторонней разделкой кромки (рис. 3,б), с двусторонней разделкой кромок (рис. 3,в). По протяженности угловые и тавровые швы могут быть непрерывными и прерывистыми с шахматным и цепным расположением отрезков шва. Пробочные швы по своей форме в плане (вид сверху) обычно имеют круглую форму и получаются в результате полного проплавления верхнего и частичного проплавления нижнежнего листов - их часто называют электрозаклепками, либо путем проплавления верхнего листа через предварительно проделанное в верхнем листе отверстие. Прорезные швы получают путем приварки верхнего (накрывающего) листа к нижнему угловым швом по периметру прорези.
Существующие способы дуговой сварки без разделки кромок позволяют сваривать металл ограниченной толщины (при односторонней ручной дуговой сварке до 4 мм, при двусторонней – до 6 мм, при сварке под флюсом до 18 мм). Поэтому при сварке металла большой толщины необходимо разделывать кромки. Угол скоса кромки обеспечивает определенную величину угла разделки кромок, что необходимо для доступа дуги в корень соединения и полного проплавления кромок на всю их толщину.
Рисунок 2.4 Конструктивные элементы разделки кромок и сборки под сварку.
Подготовку кромок при ручной дуговой сварке конструкций из листового металла и сортового проката покрытыми электродами регламентирует ГОСТ 5264-80. Форму разделки кромок и их сборку под сварку (рис. 4) характеризуют основные конструктивные элементы: зазор b, притупление с, угол скоса кромки b и угол разделки кромок a, равный b или 2 b в зависимости от того, односторонний или двусторонний скос кромки в соединении.
Стандартный угол скоса кромок в зависимости от способа сварки и типа соединения изменяется в пределах от 8-10° до 45-50°. Тип разделки и величина угла разделки кромок определяют количество необходимого дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, производительность сварки. Так, например, Х-образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6 - 1,7 раза и уменьшается время на обработку кромок. Правда, в этом случае возникает необходимость кантовать свариваемые изделия или вести сварку с одной стороны шва в неудобном потолочном положении.
Притупление с обычно составляет (1-2)±1мм. Его назначение - обеспечить правильное формирование шва и предотвратить прожоги в корне шва. Зазор b обычно равен 1 – 3 мм, так как при принятых углах разделки кромок наличие зазора необходимо для провара корня шва.
Элементы геометрической формы сварного шва: при стыковых соединениях – ширина и высота шва, при угловых, тавровых и нахлесточных соединениях –катет шва и глубина проплавления.
Для всех типов швов важны полный провар кромок соединяемых элементов и внешняя форма шва как с лицевой, так и с обратной стороны. В стыковых, особенно односторонних, швах трудно проваривать кромки притупления на всю их толщину без специальных приемов, предупреждающих прожог и обеспечивающих хорошее формирование обратного валика.
Важное значение также имеет образование плавного перехода металла лицевого и обратного валиков к основному металлу, так как это обеспечивает высокую прочность соединения при динамических нагрузках. В угловых швах также трудно проварить корень шва на всю его толщину (рис. l,б-в). Для этих швов рекомендуется вогнутая форма поперечного сечения шва с плавным переходом к основному металлу, что снижает концентрацию напряжений в месте перехода и повышает прочность соединения при динамических нагрузках.
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 169; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!