таллом из тигля (сварка плавлением) или же только разогревая их кромки до сварочного жара и производит сварку путем сдавливания разогретых частей(сварка давлением). В тигель иногда добавляют присадки: например, ферромарганец. Таким способом сваривают рельсы, стальные трубы, чугунные детали.

1.3.2. Сварка плавлением

Включает следующие способы: газовая сварка, дуговая, электрошлаковая, электроннолучевая и др.

1) Газовая сварка плавлением. При этом способе источником тепла является высокотемпературное пламя горючих газов, из которых наибольшую температуру дает (свыше 3000°С) ацетилено-кислородное пламя (рис. 1.8, а).

При местном нагреве сосредоточенным пламенем кромки двух деталей могут быть расплавлены, образуя ванну. При движении пламени вдоль стыка металл под ним будет расплавляться, а позади пламени (вследствие охлаждения) затвердевать, образуя сварной шов между деталями. При соответствующем режиме можно получить необходимое проплавление металла и рабочее сечение шва. Для обеспечения равнопрочности соединения требуется сквозное проплавление металла, поэтому при большой толщине листов кромки обрабатывают под сварку, а объем разделки заполняют расплавленным присадочным материалом в виде прутка, подаваемого при сварке в пламя и расплавляющегося вместе с основным металлом.

а)

б)

Рис. 1.8. Сварное соединение:

а– газовая; б – дуговая;

1– свариваемое изделие; 2 – присадочный металл; 3 – сварочная горелка; 4 – электрод; 5 – жидкий металл; 6 – наплавленный металл

16

2) Электрическая дуговая сварка. При дуговой сварке нагрев металла осуществляется сварочной дугой. При устойчивом длительном протекании тока через ионизированный газовый промежуток между двумя электродами, подсоединенными к источнику питания, выделяется тепловая и световая энергия (рис.1.8.б).

Температура, развиваемая дугой очень высока (6000-30000°С) и значительно превышает температуру плавления различных конструкционных материалов. Дуговой разряд для сварки металлов применяют при различных формах его использования.

Сварка независимой дугой. Осуществляется нагревом металла дугой, горящей между 2-мя или 3-мя неплавящимися электродами, подключенным к разным полюсам источника. Изделие в электрическую цепь не включено, и дуга горит независимо от свариваемого изделия. Нагретые газы столба дуги контактируют с поверхностью металла, нагревают и расплавляют его. Дуга воздействует на изделие аналогично газосварочному пламени, а сама операция сварки производится так же. Сварку ведут как без присадок, так и с добавлением присадки, подаваемой в дугу в виде прутка (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Сварка независимой дугой:

1 – сварочная дуга; 2 – электрод; 3 –свариваемое изделие; 4 – жидкий металл

Сварка неплавящимся электродом выполняется, когда свариваемое изделие включено в цепь дуги и является одним из его полюсов, а вторым полюсом является неплавящийся (угольный, графитовый или вольфрамовый) электрод. За счет тепла дуги изделие, а также присадочный металл, расплавляются. Эффективность сварки таким способом значительно выше предыдущего способа. Способ имеет довольно широкое применение.

Сварка плавящимся электродом. (Прямое действие дуги). Этот способ наиболее эффективен и имеет высокий к.п.д. Дуга питается как постоянным, так и переменным током. Чаще к электроду присоединяют отрицательный полюс источника тока, изделию – положительный (это прямая или нормальная полярность). Присоединение плюса к электроду дает обратную полярность. Выполняется сварка плавящимся электродом по такой же схеме, как и при неплавящемся электроде. Металлический электрод является одновременно источником присадочного металла. Сварка плавящимся электродом может выполняться (см. рис.1.10):

17

а) открытой дугой, когда металл в области действия дуги не защищен от воздействия воздуха или защищается от его воздействия специальными веществами(газо- и шлакообразующими), вносимыми с электродом в виде покрытия.

б) закрытой дугой, когда место горения ее закрыто порошкообразным флюсом, плавящимся теплом дуги и образующим шлак; дуга горит при этом в пространстве, изолированном слоем шлака и нерасплавленного флюса (в газовом пузыре). Этот метод защиты характерен для механизированной сварки– автоматической и полуавтоматической под слоем флюса.

в) дугой, защищенной от воздуха специальной газовой защитой– углекислым газом, аргоном или гелием. Этот способ относится к способам сварки в среде защитного газа.

Рис. 1.10. Сварка плавящимся электродом:

1 – сварочная дуга; 2 – электрод; 3 – свариваемое изделие; 4 – жидкий металл

3) Атомноводородная сварка. При вдувании в дугу между неплавящимся графитовым или вольфрамовым электродами струи водорода последний защищает электроды и - рас плавленный металл от действия воздуха и является переносчиком тепла из дуги на изделие.

При высокой температуре молекулярный водород распадается на атомы(диссоциирует) и забирает большое количество тепла. (103800 кал/моль). Попадая в область низких температур, атомы снова объединяются в молекулы, выделяя забранное тепло.

При вдувании в дугу неплавящегося или плавящегося электрода специального газа получим разные способы сварки в среде защитных газов. Применяют различные газы: активные, взаимодействующие с металлом при сварке(H2;CO2) или инертные, практически не реагирующие с металлом (аргон, гелий). Так, например, аргоно- и гелиедуговая сварка широко применяются по схеме неплавящегося или плавящегося электрода при выполнении сварных соединений из ряда металлов и сплавов (алюминия, титана и сплавов специальных сталей и никелевых сплавов).

Сварка плавящимся электродом в углекислом газе широко применяется при изготовлении сварных соединений из углеродистых и легированных сталей. Разновидность сварки в среде защитных газов – сварка в контролируемой атмосфере.

18

4)Электрошлаковая сварка. Если под дугой определенной мощности расплавить достаточно большое количество токопроводящего шлака, то совместным действием шунтирования тока дуги и механическим воздействием веса столба шлака газовый пузырь у дуги может быть исключен. Тогда дуга погаснет, и весь ток от электрода будет поступать на свариваемое изделие вследствие электропроводности расплавленного шлака. В результате тепловыделения в шлаке, обусловленного прохождением тока, расплавляются электрод и кромки свариваемых деталей, образуя металлическую ванну. При вертикальном расположении выполняемого шва(нормальное положение сварки) для предотвращения вытекания расплавленного металла и шлака применяют специальные медные водоохлаждаемые формирующие устройства, механически перемещаемые по поверхности свариваемых деталей со скоростью выполнения шва. По мере удаления источника тепла снизу в результате кристаллизации образуется сварной шов. Этот способ применяют для сварки деталей больших толщин (практически любых) за один проход.

5)Электроннолучевая сварка. Способ основан на использовании для нагрева и расплавления металла энергии пучка быстро движущихся электронов электронного луча.

Испускаемые излучателем – катодом – электроны разгоняются действием электрического поля высокой напряженности до больших скоростей, сравнимых со скоростью света, и фокусируются в тонкий луч, направляемый на изделие, являющееся анодом. Процесс происходит в вакууме не ниже10-4мм рт.ст. Встречаясь с поверхностью анода, электроны отдают свою энергию в изделие в виде тепла.

19