Электрическая сварка

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Способы получения неразъемного соединения контактной сваркой

Место соединения разогревается проходящим по металлу электрическим током, причем максимальное количество теплоты выделяется в месте сварочного контакта. Из-за неровностей поверхности стыка даже после тщательной обработки заготовки соприкасаются только в отдельных точках. В связи с этим действительное сечение металла, через которое проходит ток, резко уменьшается. Кроме того, на поверхности свариваемого металла имеются пленки оксидов и загрязнения с малой электропроводимостью, которые также увеличивают электросопротивление контакта. В результате в точках контакта металл нагревается. При непрерывном сдавливании нагретых заготовок образуются новые точки соприкосновения, пока не произойдет полное сближение до межатомных расстояний, т.е. сварка поверхностей.

Контактную сварку классифицируют по типу сварного соединения, определяющего вид сварочной машины: стыковую, точечную и шовную.

Стыковая сварка сопротивлением и с оплавлением

Стыковая сварка - разновидность контактной сварки, при которой заготовки свариваются по всей поверхности.

Схема контактной стыковой сварки соприкосновения

Циклограмма контактной стыковой сварки сопротивлением представлена на рис, 1.3. Перед сваркой заготовки должны быть очищены от оксидных пленок и торцы их плотно пригнаны друг к другу. Для подгонки необходима механическая обработка торцов. Заготовки сдавливаются усилием Р, затем включается ток I, металл разогревается до пластического состояния (но не расплавляется), затем заготовки снова Циклограмма контактной сдавливают (осаживают). В месте сварки образуется стыковой сварки сопротивлением усиление металла.

Сваркой сопротивлением соединяют заготовки малого сечения (до 100 мм2), так как при больших сечениях нагрев будет неравномерным. Сечения соединяемых заготовок должны быть одинаковыми по форме с простым периметром (круг, квадрат, прямоугольник с малым отношением сторон). Сваркой сопротивлением можно сваривать низкоуглеродистые, низколегированные конструкционные стали, алюминиевые и медные сплавы.

При стыковой сварке с оплавлением детали закрепляют в зажимах машины с зазором, затем подключают электрическое напряжение. После этого детали сближают, и в отдельных точках их контакта проходит электрический ток высокой плотности. Зона соединения деталей при этом расплавляется.

Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением. В процессе оплавления выравниваются все неровности стыка, а оксиды и загрязнения удаляются, поэтому не требуется особой подготовки места соединения. Можно сваривать заготовки с сечением сложной формы, а также заготовки с различными сечениями, разнородные металлы (быстрорежущую и углеродистую стали, медь и алюминий и т.д.).

Наиболее распространенными изделиями, изготовляемыми стыковой сваркой, являются элементы трубчатых конструкций, колеса и кольца, инструмент, рельсы, железобетонная арматура.

Схема контактной точечной сварки: 1 - заготовки, 2 - электроды

При точечной сварке заготовки 1 собирают внахлестку и зажимают с усилием Р между двумя медными электродами 2, подводящими ток к месту сварки (рис. 1.4). Соприкасающиеся с электродами поверхности свариваемых заготовок нагреваются медленнее их внутренних слоев. Нагрев продолжают до пластического состояния внешних слоев и до расплавления внутренних слоев. Затем выключают ток и снимают давление. В результате образуется литая.

Некоторые типы сварных соединений, выполняемых точечной сваркой, показаны на рис. Точечную сварку применяют для изготовления изделий из низкоуглеродистых, углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, алюминиевых и медных сплавов. Толщина свариваемых металлов составляет 0,5-5 мм.

Схема шовной сварки: 1 - заготовки, 2 - электроды

Шовную сварку применяют в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Толщина свариваемых листов составляет 0,3 - 3 мм. Шовной сваркой выполняют те же типы сварных соединений и сваривают те же сплавы, что и точечной, но используют для получения герметичного шва.

2. Технология изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям

Основные операции технологического процесса изготовления отливки (рис. 2.1):

Последовательность операций процесса литья по выплавляемым моделям

1) Заливка (запрессовка) парафино-стеаринового состава в жидком или пастообразном состоянии в металлическую пресс-форму 1 (рис. 2.7.1, а), которая затем помещается в бак с водой для охлаждения.

2) Извлечение парафино-стеариновой модели 2 (рис. 2.1, б).

3) Сборка партии моделей на общем станке в блок моделей 3 (рис. 2.1, в) с общей литниковой системой. В один блок объединяют 2 - 100 моделей.

4) Погружение блока моделей 3 в емкость 4 с жидкой формовочной смесью - суспензией 5 (суспензия представляет собой пылевидный кварц в связующем растворе этилсиликата, рис. 2.1, г). При этом на модели образуется слой (менее 1 мм) суспензии. Этот слой обсыпают мелким кварцевым песком 7 в специальной установке 6 (рис. 2.1, д). Затем модельные блоки сушат на воздухе или в парах аммиака (режим сушки: воздух 2…4 часа, в парах аммиака 50…60 минут). Операция с погружением, обсыпкой и сушкой повторяется от 3 до 10 раз, пока толщина стенки формы не достигнет значения 5…8 мм.

5) Удаление парафино-стеариновой модели из полученной формы производится расплавлением в горячей воде (Т=80…90 0С, рис. 2.1, е). Для этого модельный блок погружают на несколько минут в бак 8 с водой 9, которая нагревается устройством 10.

6) Сборка оболочек 12 в контейнере 13 с опорным наполнителем 14 (песок, шамот, просеянные через сито не более 2 мм, рис. 2.1, ж).

7) Прокалка в электрической печи 11 (происходит упрочнение форм и удаление газов, температура Т=900…1000 0С, время прокаливания =6…8 часов, нагрев осуществляется со скоростью не более 100 0С в час).

8) Эжектирование (продувка форм сжатым воздухом).

9) Заливка жидкого металла 16 в нагретую форму из ковша 15 (рис. 2.1, з).

После охлаждения отливки форма разрушается.

Достоинства метода:

1) Возможность получения тонкостенных отливок сложной конфигурации (с толщиной стенки 1…3 мм).

2) Качество поверхности отливок - высокое.

3) Точность размеров - высокая (8…11 квалитет).

4) Припуски на обработку резанием минимальны (0,2 - 0,7 мм) или вовсе отсутствуют.

Недостатки метода:

1) Большая трудоемкость техпроцесса.

2) Процесс материалоемкий - требуется большая номенклатура материалов.

Область применения метода: производство мелких сложных отливок из сплавов, трудно обрабатываемых резанием.

3. Механизм пластической деформации, понятие о холодном и горячем деформировании

Схема деформации кристалла: в отдельных участках образца под некоторым: а) скольжением; углом к направлению сдвига; б) двойникованием

В кристаллах пластическая деформация в большинстве случаев происходят путем движения дислокаций. Движение дислокаций может вызывать макропластическую деформацию образца либо скольжением, либо двойникованием (рис. 3.1). Конечным итогом такого движения дислокаций является сдвиг отдельных частей кристалла относительно других или сдвиг и поворот атомных рядов.

Деформация скольжением происходит по плоскостям и направлениям, на которых плотность атомов максимальна. Сдвиги атомных плоскостей происходят аналогично сдвигу карт в колоде. Плоскость и направление, по которым происходит сдвиг, называются соответственно плоскостью и направлением скольжения. Плоскость скольжения и направление скольжения образуют систему скольжения. Чем больше в металле систем скольжения, тем выше его способность к пластической деформации.

Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла (рис. 3.2, а). При холодной деформации формоизменение сопровождается изменением механических и физико-химических свойств металла. Это явление называют упрочнением (наклепом).

Горячей деформацией называют деформацию, характеризующуюся таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при котором рекристаллизация успевает произойти во всем объеме заготовки и микроструктура после обработки давлением оказывается равноосной, без следов упрочнения (рис. 3.2, б).

Чтобы обеспечить условия протекания горячей деформации, приходится с увеличением ее скорости повышать температуру нагрева заготовки (для увеличения скорости рекристаллизации).

Цели нагрева заготовок при ОМД:

1) Повышение пластичности деформируемого металла.

2) Снижение деформирующих усилий.

3) Предотвращение наклепа.

Наклеп - явление повышения твердости и предела прочности деформируемого материала при одновременном снижении его пластичности.

Наклеп может быть устранен последующей термообработкой (отжигом).

При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной деформации, а отсутствие упрочнения приводит к тому, что сопротивление деформированию (предел текучести) незначительно изменяется в процессе обработки давлением. Этим обстоятельством объясняется в основном то, что горячую обработку применяют для изготовления крупных деталей, так как при этом требуются меньшие усилия деформирования (менее мощное оборудование).

1. «Технология металлов и других конструкционных материалов» Жадан В.Т., Гринберг Б.Г., Никонов В.Я. М. 1977 г.

2. «Технология конструкционных материалов» Учебник для вузов. Под ред. Дальского А.М. М. 1977 г.

3. «Материаловедение» Учебник для вузов Лахтин Ю.М., Леонтьева В.В. 1980 г.

Размещено на Allbest.ru