Zasady i technologie spawania metali

Spawanie jest metodą łączenia części z jednorodnego materiału: tworzywa sztucznego z tworzywem, metalu z metalem. Podczas spawania powierzchnie styku topią się lub kurczą. W strefie kontaktu jest połączenie dwóch materiałów w jedno. Rezultatem jest silne ścisłe połączenie dwóch powierzchni.

Spawanie elektrodami

Spawanie to połączenie części wykonanych z tego samego materiału w celu stworzenia pojedynczego projektu.

Spawanie topliwe metali służy do zapewnienia hermetycznego połączenia najważniejszych elementów: elementów rurociągu, nadwozia (autobus, samolot), metalowych ścian garażu i bram, sportowych poziomych wsporników prętów, połączenia zbrojenia wewnątrz betonowej ściany i wielu innych. Jakie rodzaje spawania wykorzystuje nowoczesna technologia spawania? W jaki sposób wykonywane jest spawanie metali?

Rodzaje spawania powierzchni metalowych

Spawanie metali może odbywać się poprzez topienie powierzchni styku lub ich ściskanie. W tym przypadku procesy spawania nazywa się:

  • spawanie (lub topienie);
  • spawanie przez odkształcenie plastyczne.
Klasyfikacja głównych rodzajów spawania

Klasyfikacja głównych rodzajów spawania.

Odklejanie może być wykonane z podgrzewaniem wstępnym lub bez niego. Deformujące się powierzchnie bez ogrzewania nazywa się zgrzewaniem na zimno. Przy gęstej kompresji atomy różnych materiałów znajdują się w bliskim sąsiedztwie i tworzą wiązania międzyatomowe. Połączenie powierzchniowe występuje.

Podczas spawania zespalającego powierzchnie łączące są miejscowo ogrzewane i topione. Często stosuje się trzeci materiał (wypełniacz), który topi się i wypełnia lukę między dwoma metalami. Jednocześnie w ciekłym roztopionym materiale tworzą się międzyatomowe wiązania między głównym materiałem a dodatkiem (roztopiona elektroda). Po ochłodzeniu i zestaleniu tworzy się stały spaw.

Miejscowe podgrzewanie części do spawania może być wykonywane za pomocą prądu elektrycznego lub palącego się gazu. Zgodnie z metodą lokalnego ogrzewania, spawanie dzieli się na dwa rodzaje:

  • elektryczne (w tym elektrodrążenie, elektrofluid, laser);
  • gaz

Nazwy są określane przez zastosowane źródło ciepła. Energia elektryczna może działać zarówno bezpośrednio, jak i pośrednio. Przy bezpośrednim użyciu energia elektryczna podgrzewa metal i elektrodę wypełniającą w wyniku przepuszczania przez nią prądu lub pojawienia się łuku. W pośrednim użyciu, różne energie uzyskane z działania pracy energii elektrycznej: energia stopionego żużlu, przez który przepływa prąd, energia elektronów w polu elektrycznym, wiązka laserowa, która pojawia się, gdy energia elektryczna jest stosowana.

Klasyfikacja rodzajów spawania elektrycznego

Klasyfikacja rodzajów spawania elektrycznego.

Spawanie metalowych powierzchni może odbywać się w trybie ręcznym lub automatycznym. Niektóre typy połączeń spawanych są możliwe tylko przy użyciu automatyzacji (na przykład elektrody lub szwy), inne są dostępne dla ręcznych urządzeń spawalniczych.

Spawanie elektryczne jest reprezentowane przez dwie metody:

  • łuk elektryczny;
  • styk elektryczny.

Przyjrzyjmy się bliżej, jak następuje łączenie powierzchni podczas spawania łukowego i stykowego.

Powrót do spisu treści

Spawanie łukiem elektrycznym metali i elektrokontaktów

Powrót do spisu treści

Łuk elektryczny

Ten rodzaj spawania wykorzystuje do ogrzewania ciepła łuku elektrycznego. Łuk utworzony pomiędzy metalowymi powierzchniami jest plazmą. Interakcja metalowych powierzchni z plazmą powoduje ich nagrzewanie i topnienie.

Zasada działania elektrycznego spawania łukowego

Zasada działania elektrycznego spawania łukowego.

Spawanie łukiem elektrycznym może być wykonane przy użyciu elektrody ulegającej zużyciu lub jej rodzaju nie zużywającego się (grafit, węgiel, wolfram). Elektroda topiąca jest jednocześnie czynnikiem wywołującym łuk elektryczny i dostawcą metalu wypełniającego. W przypadku elektrody nieulegającej zużyciu elektrycznemu stosuje się pręt do wzbudzania łuku, który się nie topi. Materiał wypełniający wprowadza się oddzielnie do strefy spawania. Kiedy łuk jest spalany, dodatek topi się, a krawędzie części, powstała ciekła kąpiel tworzy szew po zestaleniu.

W niektórych procesach technologicznych połączenie powierzchni odbywa się bez wypełniania materiału wypełniacza, jedynie przez zmieszanie dwóch metali nieszlachetnych. Więc wyprodukuj spawalniczą elektrodę wolframową.

Jeśli łuk elektryczny nie spala się swobodnie, ale jest ściskany przez palnik plazmowy i przez nią przepuszcza się plazmę zjonizowanego gazu, wówczas ten rodzaj spawania nazywa się plazmą. Temperatura i moc spawania plazmowego jest wyższa, ponieważ podczas sprężania łuku osiąga się wyższą temperaturę jego spalania, co umożliwia spawanie metali ogniotrwałych (niobu, molibdenu, tantalu). Gaz plazmowy jest również środkiem ochronnym dla łączonych metali.

Powrót do spisu treści

Ochrona stopionego metalu i stopów przez kontakt elektryczny

Schemat spawania elektrokontaktem

Schemat spawania elektrodontaktowego.

Jeżeli podczas spalania łuku powierzchnie metalowe chronią przed utlenianiem przez gaz lub próżnię, to takie połączenie nazywa się spawanie w środowisku ochronnym. Ochrona jest niezbędna do spawania chemicznie aktywnych metali (cyrkon, aluminium), krytycznych części wykonanych ze stopów stopowych. Możliwe jest zabezpieczenie spawania innymi substancjami: topnik, żużel, drut rdzeniowy. W związku z tym stosowane metody spawania miały następujące nazwy: spawanie łukiem krytym, spawanie elektrodrążem, próżnia. Wszystko to jest odmianą metody łuku elektrycznego, z zastosowaniem innego środowiska ochronnego, aby zapobiec utlenianiu stopu, zmianie jego składu chemicznego i utraty właściwości połączenia spawanego.

Spawanie elektryczne wykorzystuje ciepło wytworzone w punkcie styku między dwiema powierzchniami, które mają być spawane. W ten sposób wykonywane jest zgrzewanie punktowe: części są dociskane do siebie, aż dotkną kilku punktów. Punktami kontaktu będą miejsca o maksymalnej wytrzymałości i maksymalnym ogrzewaniu powierzchni. Dzięki temu nagrzewaniu elementy metalowe są topione i łączone w punktach styku.

Powrót do spisu treści

Technologia spawania łukiem elektrycznym

Zasada łączenia i działania spawania łukiem elektrycznym

Zasada łączenia i działania spawania łukiem elektrycznym.

Technologia spawania metalu za pomocą łuku elektrycznego polega na sekwencji działań mających na celu uporządkowanie pracy spawarki i bezpośrednie wykonanie spawania.

Przygotowanie polega na zainstalowaniu falownika spawalniczego, wyborze elektrod i wykonaniu niezbędnego ukosu krawędzi (przygotowanie powierzchni).

Po zainstalowaniu spawarki w miejscu spawania, przewód kontaktowy za pomocą "krokodyla" (konstrukcja zacisku przyłączeniowego) jest zamocowany na jednej z metalowych powierzchni stykowych. Zgrzewarka jest włączona, a jej prąd jest ustawiany przez regulator prądu. Wytrzymałość prądu zależy od wielkości elektrody i grubości spawanych części. W przypadku elektrody o średnicy 3 mm prąd powinien odpowiadać 80-100 A.

Jeśli powierzchnia metalu jest pomalowana lub utleniona, aby utworzyć warstwę rdzy, musi być porysowana metalową szczotką, aby zapewnić właściwy kontakt w złączu.

Rodzaj połączenia powierzchni kontaktowych jest określony:

  • złącze doczołowe
  • zachodzić na siebie;
  • kątowe;
  • tavrovoe;
  • koniec.
Rodzaje połączeń spawanych i szwów

Rodzaje połączeń spawanych i szwów.

Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo cechom spawania różnych typów połączeń. Złącze stykowe często wymaga wstępnego przygotowania krawędzi spawanych powierzchni: skosy wykonuje się wzdłuż ich krawędzi. Skosy w kształcie litery V są wykonywane wzdłuż krawędzi arkuszy o grubości od 5 do 15 mm, skosów w kształcie litery X - na arkuszach o grubości większej niż 15 mm. Usunięcie krawędzi w kształcie litery V na styku powierzchni pozwala uzyskać wnękę, która służy do spawania. Obrzeża w kształcie litery X sugerują obecność rowków i wykonanie spoin po obu stronach złącza.

Połączenia narożnikowe i trójnikowe mogą być również wykonane z krawędziami ukosowania (z powierzchnią cięcia) lub bez skosów i cięcia (w zależności od grubości spawanej sekcji).

Połączenia w kształcie litery T i kątowe umożliwiają łączenie części o różnej grubości. Pozycja elektrody powinna być bardziej pionowa względem powierzchni, która ma większą grubość.

Powrót do spisu treści

Elektrody do spawania: rodzaje i wybór

Elektrodą do spawania jest metalowy pręt pokryty powłoką. Kompozycja powlekająca jest zaprojektowana do ochrony spawania metalowego przed wypaleniem podczas utleniania. Strumień wypiera tlen ze stopionego metalu, co zapobiega utlenianiu i wydziela gaz ochronny, który również zapobiega utlenianiu. Skład powłoki obejmuje następujące składniki:

Obwód elektrody spawalniczej

Schemat elektrody do spawania: 1 - pręt; 2 - sekcja przejściowa; 3 - powłoka; 4 - końcówka bez powłoki; L to długość elektrody; D jest średnicą powłoki; d jest nominalną średnicą pręta; l to długość odizolowanego końca

  • stabilizatory zapłonu i spalania (potas, sód, wapń);
  • ochrona przed powstawaniem żużla (dźwigar, krzemionka);
  • gazotwórczy (mączka drzewna i skrobia);
  • rafinowanie związków (do usuwania i wiązania siarki i fosforu, zanieczyszczeń szkodliwych dla spawania metalu);
  • pierwiastki stopowe (jeśli szew wymaga specjalnych właściwości);
  • spoiwa (płynne szkło).

Dostępne w handlu elektrody mają średnicę od 2,5 do 12 mm, przy spawaniu ręcznym najczęściej stosowane są elektrody 3 mm.

Wybór średnicy elektrody zależy od grubości zgrzewanych powierzchni, wymaganej głębokości penetracji. Istnieją tabele, które podają zalecane wartości średnic elektrod w zależności od grubości topionych powierzchni. Musisz wiedzieć, że możliwe jest małe zmniejszenie średnicy elektrody, a jednocześnie wydłużenie czasu potrzebnego do przeprowadzenia procesu. Elektroda o mniejszej średnicy pozwala lepiej kontrolować proces, co jest ważne dla początkującego spawacza. Cieńsza elektroda może poruszać się wolniej, co jest ważne w procesie uczenia się.

Powrót do spisu treści

Charakterystyka spawania łukowego: definicja i znaczenie

Przed spawaniem określa się optymalne właściwości procesu spawania:

Tabela wyboru prądu spawania

Tabela wyboru prądu do spawania.

  1. Natężenie prądu (regulowane na spawarce). Prąd jest określany przez średnicę elektrody i materiał jej powłoki, położenie szwu (pionowo lub poziomo), grubość materiału. Im grubszy materiał, tym większy prąd wymagany do ogrzania penetracji. Niedostateczny prąd nie powoduje całkowitego stopienia przekroju szwu w wyniku braku penetracji. Zbyt duży prąd doprowadzi do nadmiernie szybkiego topnienia elektrody, gdy metal nie jest jeszcze stopiony. Zalecana wartość prądu jest podana na opakowaniu elektrod.
  2. Aktualne właściwości (biegunowość i płeć). Większość urządzeń spawalniczych wykorzystuje prąd stały, jest konwertowany z prądu przez prostownik wbudowany w aparat. Przy stałym prądzie przepływ elektronu porusza się w jednym kierunku (określonym przez biegunowość). Biegunowość spawania określa kierunek przepływu elektronów. Istniejące polaryzacje są wyrażone w połączeniu elektrody i części:
  • linia prosta - szczegół do "+" i elektroda do "-";
  • odwrotnie jest detal "-", elektroda do "+" .W związku z ruchem elektronów od "minus" do "plus", więcej ciepła generowane jest na biegunie dodatnim "+" niż na minusie "-". Dlatego też biegun dodatni jest umieszczony na elemencie, który wymaga większego nagrzewania: żeliwo, stal o grubości 5 mm lub większej. Tak więc bezpośrednia biegunowość zapewnia głęboką penetrację. Podczas łączenia cienkościennych części i arkuszy stosowana jest odwrotna polaryzacja.
  1. Napięcie łuku (lub długość łuku) to odległość między końcem elektrody a powierzchnią metalu. W przypadku elektrody o średnicy 3 mm zalecana długość łuku wynosi 3,5 mm.
Powrót do spisu treści

Jak wykonywane jest spawanie łukowe: technologia

Powrót do spisu treści

Początek spawania: sekwencja zapłonu łuku

Metody zapłonu łuku spawalniczego

Metody łukowego spawania łukowego.

Aby utworzyć łuk, nowa elektroda jest wkładana do zacisku i gwintowana na twardej powierzchni w celu usunięcia powłoki na jego roboczym końcu. Pod żużlem jest metalowym dodatkiem, żużel sam służy jako izolacja i zamyka dodatek od zapalenia. Następnie pręt elektrody zbliża się do metalowej powierzchni na minimalnej możliwej odległości, 3-5 mm, unikając kontaktu. W tym przypadku elektroda jest trzymana pod kątem do powierzchni spawanego metalu. Technologia spawania metali za pomocą elektrody reguluje kąt nachylenia elektrody w zakresie 60-70ºC. Wizualnie ten kąt jest postrzegany jako prawie pionowy, z niewielkim odchyleniem.

Aby zapalić łuk, elektroda uderza w powierzchnię metalu, podobnie jak zapłon zapałki na pudełku z siarką.

Jeśli elektroda znajduje się zbyt blisko spawanej powierzchni metalowej, nastąpi przywieranie i zwarcie. Dla tych, którzy rozpoczynają gotowanie, elektroda często się trzyma. Po nabyciu umiejętności prawidłowego umiejscowienia elektrody nad metalem, należy zachować optymalną odległość klejenia. Przylegającą elektrodę można oderwać, przechylając ją w przeciwnym kierunku lub wyłączając spawarkę.

Jeśli elektroda przykleja się zbyt często, możliwe, że prąd nie jest wystarczająco wysoki, należy ją zwiększyć.

Przy optymalnej poprawnej odległości elektrody od punktu zgrzewania (około 3 mm) powstaje łuk o temperaturze około 5000-6000 ° C. Po zajarzeniu łuku elektrodę można nieznacznie podnieść z powierzchni roboczej o kilka milimetrów.

Powrót do spisu treści

Przenoszenie elektrod i jeziorko spawalnicze

Wzór kąpieli spawalniczej

Schemat puli spawalniczej.

Kiedy topi się elektroda i materiał podstawowy, tworzy się jeziorko do spawania (kałużę stopionego metalu).

Elektroda i łuk wraz ze spawaną wanną (strefa stopionego metalu) płynnie przesuwają się wzdłuż linii łączącej. Prędkość ruchu elektrody zależy od szybkości topienia metalu i zmiany jego koloru. Szybki ruch elektrody jest wykonywany podczas pracy z cienkimi arkuszami, szybko się nagrzewa i łatwo tworzy zgrzewaną kąpiel. Elektrody o spowolnionym ruchu są nakładane na grube, masywne połączenia.

Kształt ruchu elektrody (prosty, zygzak, pętle) jest określony przez szerokość spoiny i głębokość penetracji. Elektroda może poruszać się prosto (prosto) z niewielką szerokością spawania. Potrafi poruszać pętle, zygzakować, jeśli musisz zagotować odpowiednią szerokość i głębokość połączenia. Warianty ruchu elektrody pokazano na rysunku 1.

Tryby ruchu elektrody

Rysunek 1. Tryby ruchu elektrody.

Zgrubienie szwu po zestaleniu jeziorka spawalniczego jest określone przez położenie elektrody podczas spawania. Jeśli elektroda znajduje się prawie pionowo, szew będzie gładki, a penetracja będzie głęboka. Bardziej nachylony układ elektrody tworzy wypukłą powierzchnię zgrzewanego złącza i zmniejsza głębokość wnikania. Przechylanie elektrody zbyt mocno ustawia łuk w kierunku szwu, co utrudnia kontrolę procesu spawania.

W przypadku wysokiej jakości mieszanki płynna kąpiel powinna mieć cienkie krawędzie, być wystarczająco płynna i posłusznie poruszać się za elektrodą.

Kąpiel w filtrze światła (przez ciemne szkło) wygląda jak pomarańczowa powierzchnia z zmarszczkami. Wygląd kąpieli w kolorze pomarańczowym (kropla ciekłego stopu) może być uważany za wskaźnik dla dalszego ruchu elektrody. Oznacza to, że jeśli pojawi się kolor pomarańczowy, przesuń elektrodę dalej o kilka milimetrów.

Schemat urządzenia i główne wskaźniki puli spawalniczej

Schemat urządzenia i główne wskaźniki puli spawalniczej.

Pod koniec penetracji konieczne jest zwiększenie wielkości puli spawalniczej. Aby to zrobić, elektrodę należy trzymać powyżej tego punktu jeszcze przez kilka sekund.

Jeśli nastąpi przenikanie materiału, konieczne jest zmniejszenie ilości prądu i wzięcie innej elektrody (o mniejszej średnicy). Wypalone otwory są pozostawione do ostygnięcia, powalić żużel z nich, a następnie zaparzyć.

Po spawaniu należy uderzać młotkiem o spaw. Spowoduje to usunięcie skali i wizualne sprawdzenie połączenia spawanego pod kątem nieciągłości lub słabej penetracji.

Powrót do spisu treści

Technologia spawania, spawania i zgrzewania metali

Technologia spawania metalu przez kontakty ma pewne cechy szczególne. Prąd jest połączony z częściami, które mają być spawane, po czym są łączone w celu kontaktu. Punkty styku pojawiają się wzdłuż powierzchni spoiny, w której przez kilka sekund metal jest podgrzewany przed jego stopieniem. Następnie prąd jest wyłączany, a powierzchnie styków są dociskane do siebie, zapewniając bliski kontakt z punktami topnienia.

Technologia zgrzewania szwu

Technologia zgrzewania szwu.

Przy spawaniu szwów działa zgrzewarka. Ten rodzaj spawania pozwala uzyskać równomierny szew na długich powierzchniach blachy. W urządzeniu do zgrzewania szew elektrody są obracającymi się rolkami. Połączone blachy są przekazywane między nimi.

Spawanie gazowe wykorzystuje ciepło do utleniania łatwopalnego gazu o wysokiej wartości opałowej, takiego jak acetylen, propan lub butan. Gaz i tlen są mieszane wewnątrz palnika, z którego wypływa płomień.

Spawanie elektrodrążowe to rodzaj spawania w środowisku ochronnym. W tej operacji technologicznej żużel jest materiałem ochronnym, który chroni stopiony metal przed kontaktem z powietrzem. Ten rodzaj spawania jest wykonywany automatycznie.

Powrót do spisu treści

Wyposażenie: wybór spawarki i środków ochrony

Maska z filtrem świetlnym

Aby chronić oczy przed poparzeniem podczas spawania, należy użyć maski z filtrem świetlnym.

Do spawania wymagana jest duża ilość prądu elektrycznego, która jest doprowadzana do elektrody. Nowoczesne urządzenie zapewniające stały przepływ prądu do miejsca spawania nazywa się falownikiem. Starsze modele zgrzewarek miały duży rozmiar i znaczną wagę, nowe przetwornice są łatwo przenoszone, nie powodują osiadania sieci (ten stan przekłada się na utratę napięcia i miganie żarówek w całym budynku mieszkalnym lub na ulicy w sektorze prywatnym). Wiele nowoczesnych falowników posiada zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Gdy elektroda się przyklei, urządzenie inwertera automatycznie się wyłączy.

Inwentaryzacja ochronna: maska ​​z filtrem świetlnym (szkło ciemne). Filtr światła chroni oczy przed poparzeniem. Bez tego można uzyskać oparzenia rogówki w różnym stopniu: od płuc, gdy występuje uczucie obecności piasku w oczach, do ciężkich, gdy niemożliwe jest przywrócenie wzroku.

Jakość ochrony filtra światła zależy od liczby. Im grubsza elektroda i większy prąd spawania, tym mocniejszy filtr światła jest potrzebny do ochrony wzroku.

Opanowanie subtelności pracy spawarką, utrzymywanie prawidłowej odległości łuku, pochylenie elektrody tworzy umiejętności spawacza. Profesjonalizm zależy od umiejętności zarządzania procesem, uzyskania wysokiej jakości powierzchni połączeniowych.

Nowoczesne inwertery spawalnicze dają możliwość samodzielnego opanowania sztuki spawacza i wykonywania prac spawalniczych własnymi rękami.

Dodaj komentarz