Билет №3

1. Основные технические задачи, решаемые с помощью сварки. Основными факторами, определяющими возможность осуществления большинства способов сварки является введение и преобразование тепловой энергии, а так же физические и химические превращения вещества. Для достижения этой цели нужно решить следующие задачи: Изучение тепловых процессов при сварке; Изучение физических процессов при затвердевании и окислении Ме шва; Изучение химических процессов при сварке.

2. сущность и основные параметры режима сварки порошковой проволокой. Конструкция порошковой проволоки определяет некоторые особенности ее расплавления дугой. Сердечник проволоки на 50-70% состоит из неметаллических материалов и поэтому его электросопротивление велико – в сотни раз больше чем металлической оболочки. Поэтому практически весь сварочный ток проходит через металлическую оболочку, расплавляя ее. Плавление же сердечника, расположенного внутри металлической оболочки, происходит в основном за счет теплоизлучения дуги и теплопередачи от расплавляющегося металла оболочки. Ввиду этого сердечник может выступать из оболочки, касаться ванны жидкого металла или переходить в нее частично в нерасплавленном состоянии. Это увеличивает засорение металла шва неметаллическими включениями.

3. Особенности выделения теплоты при контактной сварке. В общем случае при контактной сварке могут действовать 3 источника тепоты Qэ-э = Q_Дж + Q_П + Q_Т, где Q_Дж - теплота Джоуля-Ленца, Q_П - теплота Пельтье, Q_Т - теплота Томсона.

Теплота Пельтье - 2-й термоэлектрический эффект (1834.), при котором выделение или поглощение теплоты происходит тогда, когда средняя энергия электронов в одной среде от­личается от средней энергии электронов в контакте с другой средой. При этом если направление тока таково, что через контакт перемещаются электроны из среды с большей энер­гией, - происходит выделение теплоты, с меньшей энергией - по­глощение теплоты. Следовательно, в зависимости от направле­ния тока теплота Пельтье складывается или вычитается из теплоты Джоуля. Теплота Пельтье проявляется в контакте между электродом и деталью, на границе между жидким ядром и его твердой оболочкой только при постоянном токе. Теплота Джоуля-Ленца – 3-й электротермический эффект (1841–1842), при котором выделение теплоты в проводнике происходит пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени пропускания тока. Это основной источник теплоты при контактной сварке. Теплота Томсона — 4-й термоэлектрический эффект (1856.). Этот эффект возникает при перепаде температур по длине проводника с током. При прохождении потока электронов от горячего конца проводника к холодному они передают избыток энергии - происходит сложение теплоты Джоуля с теплотой Томсона. При обратном движении потока электронов от холодного конца к горячему происходит охлаждение проводника, т. е. потери теплоты Джоуля. Термоэлектрическими явлениями 3 и 4 типа в общем случае при контактной сварке можно пренебречь. Их доля в общем балансе тепловыделения при контактной сварке не превышает 1%.

4. Установочные элементы сборочно-сварочных приспособлений. Различают два типа опор – основные и вспомогательные. Основными опорами называют элементы, лишающие деталь при установке в приспособлении всех или нескольких степеней свободы, т.е. они определяют положение детали в пространстве, как правило, они неподвижны. Вспомогательными опорами называют элементы или механизмы, предназначаемые лишь для придания детали дополнительной жесткости или устойчивости. В качестве установочных элементов при установке деталей на плоские базовые поверхности применяют опорные штыри, опорные пластины и упоры.

Опорные штыри могут быть постоянными и регулируемыми, с плоской, сферической и пасечной головками, на которые устанавливают детали небольших или средних типоразмеров. Опорные пластины изготавливают двух типов с плоскими и косыми пазами. Они применяются в приспособлениях для сборки крупных изделий с обработанными базовыми поверхностями.

Упоры устанавливают в приспособлении для фиксации деталей по боковым поверхностям. По конструкции они крайне разнообразны и подразделяются по принципу крепления на постоянные, поворотные и откидные, электромагнитные. Опорная поверхность упора может быть плоской, сферической и рифленой.

В качестве установочных элементов при установке деталей по цилиндрической поверхности применяют жесткие и регулируемые призмы. В приспособлениях применяют призмы с углом =60, 90, 120 градусов. Призма определяет положение продольной оси цилиндрической детали за счет четырех опорных баз. Для фиксирования деталей, имеющих отверстия, применяют в приспособлениях пальцы постоянные, запрессованные в корпус или сменные вставные сплошные или пружинные и откидные.

5. ИП. Устойчивость горения дуги определяется целым рядом факторов, которые, могут быть отнесены к двум категориям: первая охватывает условия протекания электрических и тепловых процессов в приэлектродных областях и столбе дуги; вторая касается характеристик электрической цепи, в которую включены сварочная дуга.

Устойчивость рассмотренной системы определяется только общим динамическим сопротивлением источника питания и дуги. Если это сопротивление больше нуля, система устойчива. Внешняя характеристика источника питания и статическая вольт-амперная характеристика сварочной дуги могут быть падающими, жесткими и возрастающими. Сварочная дуга может гореть устойчиво лишь в том случае, если, помимо соблюдения приведенных условий, источники питания обладают необходимыми динамическими свойствами.

Билет №4:

1. Источники тепла при сварке. В большинстве случаев тепло получают вблизи соединения или в самом соединении из других видов энергии. Классифицируем способы сварки по видам энергии и месту её преобразования в тепловую:

Место преобразования в тепловую	Виды преобразуемой энергии
	Химическая	Механическая	Излучение	Электрическая
Вблизи соединения	1, 2, 3			4, 5
В самом соединении		6	7, 8	9, 10, 11, 12

газопламенная сварка; кузнечная сварка; термитная сварка; электродуговая сварка; пайка твёрдым нагретым телом; сварка трением; сварка световым лучом (лазером); сварка сфокусированным световым лучом (лампа солнце); электронно-лучевая сварка; электрошлаковая сварка; контактная сварка; высокочастотная сварка.

Химическая энергия. Горение газов. Газопламенная сварка: Горение – реакция окисления, как правило экзотермическая.

Ацетилен, пропан, бутан, природный газ, пары керосина. Эти вещества смешивают с кислородом и зажигают, идёт химическая реакция типа: А + О₂  С + D + Q, где Q – тепло плавит свариваемые кромки и присадочный материал. Применяется для резки и сварки металлов и неметаллов. Разрезаемый Ме нагревают газовым пламенем до температуры воспламенения, подают струю режущего кислорода, Ме сгорает, выделяя дополнительное тепло Q`. Превращение механической энергии в тепловую: Количество тепла, выделяемое при переходе механической энергии в тепловую зависит от силы, с которой прижимают детали, от скорости перемещения и от времени взаимодействия поверхностей. Энергия излучения как источник тепла при сварке: При облучении поверхности тела светом энергия квантов передаётся при торможении частицам поверхности. Температура поверхности возрастает. Если световую энергию сконцентрировать на малом участке поверхности, то можно нагреть до температуры плавления. Пример: Световая сварка сфокусированным лучом солнца (мощной лампы). Электрическая дуга как источник тепла: Электрической дугой называют один из видов устойчивого электрического разряда через газовый промежуток. Особенности: высокая плотность тока, высокая температура. Дуговой разряд происходит между двумя электродами, которые называются полюсами дуги. Сварочная дуга – основной источник тепла при сварке плавлением.

2. сущность и основные параметры режима электрошлаковой сварки. Расплавленные флюсы образуют шлаки, которые являются проводниками электрического тока. При этом в объеме расплавленного шлака при протекании сварочного тока выделяется теплота. Этот принцип и лежит в основе электрошлаковой сварки. Электрод и основной металл связаны электрически через расплавленный шлак. Выделяющаяся в шлаковой ванне теплота перегревает его выше температуры плавления основного и электродного металлов. В результате металл электрода и и кромки основоного металла оплавляются и ввиду большей плотности металла, чем шлака, стекают на дно расплава, образуя ванну расплавленного металла. Электродный металл в виде отдельных капель, проходя через жидкий шлак, взаимодействует с ним, изменяя при этом свой состав. Шлаковая ванна, находясь над поверхностью расплавленного металла, препятствует его взаимодействию с воздухом. При правильно подобранной скорости подачи электрода зазор между торцом электрода и поверхностью металлической ванны остается постоянным.

3. Основная развернутая формула контактной сварки. Для условий контактной сварки, когда через свариваемые детали проходит синусоидальный переменный ток, количество теплоты, генери­руемого между электродами за время сварки, может быть найдено в общем случае по закону Джоуля-Ленца. Однако, во всех технологических и инженерных расчетах ориентируются на действующее (эффективное) значение сварочного тока - I (для синусоидального тока действующее значение равно: I = , где Iа - амплитудное значение) и вместо переменных величин I, Rэ-э, меняющихся в зависимости от температуры ядра точки, в расчетах пользуются ус­редненной величиной, и закон Джоуля-Ленца для контактной сварки при­нимает следующий вид:

Q_э-э = I²_срR_э-э(ср)τ_св

Из выражения следует, что нагрев деталей прямо пропор­ционален сварочному току, активному сопротивлению деталей и времени сварки.

4. Общая характеристика механического оборудования, применяемого в сварочном производстве. Механическое оборудование сварочного производства имеет привод и обеспечивает перемещение, вращение, установку изделий, аппаратов и операторов.

Вращатели сварочные универсальные изготавливают следующих типов: 1 – обеспечивающие вращение и наклон свариваемого изделия со сварочной скоростью; 2 – обеспечивающие вращение свариваемого изделия со сварочной скоростью и его наклон с маршевой скоростью; 3 – обеспечивающие вращение и наклон изделия с маршевой скоростью.

Вращатели напольные с подъемом планшайбы по конструктивному оформлению бывают двух видов: карусельные и консольные.

Вращатели напольные без подъема планшайбы предназначены для установки и поворота свариваемого изделия вокруг оси со сварочной или маршевой скоростью. Конструктивно вращатели выполняют трех видов: вертикальные карусельные, наклонные и горизонтальные.

Во вращателях наклон планшайбы осуществляется ручным приводом. Для обеспечения перемещения свариваемого изделия со сварочной скоростью вращатели оснащают электродвигателями постоянного тока с тиристорными преобразователями. Маршевую скорость обеспечивают асинхронные электродвигатели. Кантователи предназначены для установки свариваемого изделия и поворота его вокруг горизонтальной оси, а также для перемещения изделия по вертикали. Кантователи оснащают электромеханическими приводами, обеспечивающими лишь маршевую скорость. Наибольшее распространение получили кантователи центровые двухстоечные, цепные, кольцевые и рычажно-книжечные. Двухстоечные кантователи применяют для установки в удобное положение при сварке изделий рамного типа и им подобных. Цепные кантователи применяют для поворота балочных конструкций двутаврового и коробчатого сечения. Рычажно-книжечные кантователи применяют для поворота плоских изделий на 180, а также при установке полотнищ в вертикальное положение при электрошлаковой сварке. Кольцевые кантователи применяют для поворота листовых и объемных конструкций. Кантователь кассетного типа применяют для поворота на 180 крупногабаритных листовых полотнищ.

Роликовые стенды предназначены для вращения цилиндрических и сферических изделий со сварочной и маршевой скоростью. Они находят применение при сборке, сварке, контроле качества, испытании сварных соединений и отделочных работах. Роликовые опоры выполняют стационарными, перекидными или сдвоенными балансирными. Сварочные колонны и тележки предназначены для установки и перемещения сварочных полуавтоматов и автоматов. Колонны различают по типу размещаемых на них аппаратов –для несамоходных и самоходных. По конструктивному оформлению механизма передвижения различают глагольные, велосипедные и портальные тележки. Тележки применяют при изготовлении изделий, имеющих несколько сварных швов.

5. ИП. Устойчивость горения дуги определяется целым рядом факторов, которые, могут быть отнесены к двум категориям: первая охватывает условия протекания электрических и тепловых процессов в приэлектродных областях и столбе дуги; вторая касается характеристик электрической цепи, в которую включены сварочная дуга.

Устойчивость рассмотренной системы определяется только общим динамическим сопротивлением источника питания и дуги. Если это сопротивление больше нуля, система устойчива. Внешняя характеристика источника питания и статическая вольт-амперная характеристика сварочной дуги могут быть падающими, жесткими и возрастающими. Сварочная дуга может гореть устойчиво лишь в том случае, если, помимо соблюдения приведенных условий, источники питания обладают необходимыми динамическими свойствами.