Достоинства и недостатки сварки

Сущность процесса сварки под флюсом определяет его особенности по сравнению с ручной дуговой сваркой.

Производительность по сравнению с ручной сваркой увеличивается в 5-12 раз. При сварке под флюсом ток по электродной проволоке проходит только в ее вылете (место от токоподвода до дуги). Поэтому можно использовать повышенные (25-100 А/мм2) по сравнению с ручной дуговой сваркой (10-20 А/мм2) плотности сварочного тока без опасения значительного перегрева электрода в вылете и отслаивания обмазки, как в покрытом электроде.

Использование больших сварочных токов резко повышает глубину проплавления основного металла и появляется возможность сварки металла повышенной толщины без разделки кромок. При сварке с разделкой кромок уменьшается угол разделки и увеличивается величина их притупления, т.е. уменьшается количество электродного металла, необходимого для заполнения разделки. Металл шва обычно состоит приблизительно на 2/з из переплавленного основного металла (при ручной дуговой сварке соотношение обратное). В результате вышесказанного растут скорость и производительность сварки. Под флюсом сваривают металл толщиной 2-60 мм при скорости однодуговой сварки до 0,07 км/ч. Применение многодуговой сварки позволяет повысить се скорость до 0,3 км/ч.

Высокое качество металлов шва и сварного соединения достигается за счет надежной защиты расплавленного металла от взаимодействия с воздухом, его металлургической обработки и легирования раздавленным шлаком. Наличие шлака на поверхности шва уменьшает скорость кристаллизации металла сварочной ванны и скорость охлаждения металла шва. В результате металл шов не имеет пор, содержит пониженное количество неметаллических включений. Улучшение формы шва и стабильности его размеров, особенно глубины проплавления, обеспечивает постоянные химический состав и другие свойства на всей длине шва. Сварку под флюсом применяют для изготовления крупногабаритных резервуаров, строительных конструкций, труб и т.д. из сталей, никелевых сплавов, меди, алюминия, титана и их сплавов.

Экономичность процесса определяется снижением расхода сварочных материалов за счет сокращения потерь металла на угар и разбрызгивание (не более 3%, а при ручной сварке достигают 15%), отсутствием потерь на огарки. Лучшее использование тепла дуги при сварке под флюсом по сравнению с ручной сваркой уменьшает расход электроэнергии на 30-40 %. Повышению экономичности способствует и снижение трудоемкости работ по разделке кромок под сварку, зачистке шва от брызг и шлака. Сварка выполняется с применением специальных автоматов или полуавтоматов. Условия работы позволяют сварщику обходиться без щитков для защиты глаз и лица. Повышаются общий уровень и культура производства.

Недостатками способа является повышенная жидкотекучесть расплавленного металла и флюса. Поэтому сварка возможна только в нижнем положении при отклонении плоскости шва от горизонтали не более чем на 10-15°. В противном случае нарушится формирование шва, могут образоваться подрезы и другие дефекты. Это одна из причин, почему сварку под флюсом не применяют для соединения поворотных кольцевых стыков труб диаметром менее 150 мм. Кроме того, этот способ сварки требует и более тщательной сборки кромок под сварку и использования специальных приемов сварки. При увеличенном зазоре между кромками возможно вытекание в него расплавленного металла и флюса и образование в шве дефектов.

Читайте также:  Для чего используют проверочные плиты

14. Сварные соединения: достоинства и недостатки, область применения. Типы сварных швов, виды сварных соединений, виды сварки.

Сварные соединения — наиболее распространенный и совер­шенный вид неразъемных соединений. Они образуются путем местного нагревания сопрягаемых участков свариваемых де­талей до расплавленного (сварка плавлением) или до пласти­ческого состояния с последующим сдавливанием (контактная сварка). При этом используются силы межмолекулярного взаи­модействия. Сварку широко применяют в машиностроении.

Достоинства сварных соединений: возможность получения изделий больших размеров (корпуса судов, железнодорожные вагоны, кузова автомобилей, трубопроводы, резервуары, мос­ты и др.); снижение массы по сравнению с литыми деталями до 30. 50% и с клепаными— до 20% благодаря в основном уменьшению толщины стенок и припусков на механическую обработку, а также отсутствию ослабляющих отверстий и на­кладок как в заклепочном соединении; снижение стоимости изготовления сложных деталей в условиях единичного или мелкосерийного производства; малая трудоемкость, невысо­кая стоимость оборудования, возможность автоматизации; возможность достижения равнопрочности сварного изделия и свариваемых деталей.

Недостатки сварных соединений: возникновение при свар­ке дефектов швов, снижающих их прочность (особенно при пе­ременном нагружении). На рис. изображены дефекты швов: а) непровар шва; б) подрез шва; в) смещение деталей в стыке; г) шлаковые 2 и газовые 3 включения (последние устра­няются механической обработкой поверхностной зоны шва); возникновение остаточных напряжений (вследствие локаль­ных термических деформаций от неравномерного нагрева со­единяемых деталей) снижает прочность и вызывает необходи­мость проведения старения; сложность проведения контроля ответственных сварных изделий; местное оплавление участ­ков деталей вблизи шва вызывает изменение химической структуры металла.

По технологии изготовления различают: 1) электродуговая (нагрев происходит пропусканием электрического тока между электродом и материалом , материал участвует в образовании шва, материал электрода защищает шов от окисления) 2) автоматическая (под слоем флюса, для деталей большой длины) 3) газовая (в углекислом газе, для сваривания деталей из углеродистых и низколегированных сталей, в среде аргона и гелия для высоко легированных сталей плавящимся или вольфрамовым электродом) 4) электрошлаковая (для сварки деталей неограниченной толщины) 5) сварка электронным лучом (в вакуумных камерах, диффузионная сварка легированных сталей, алюминиевых сплавов, неметаллов) 6) контактная сварка.

Типы сварных швов:

По взаимному расположению элементов различают: 1) встык 2) внахлест 3) тавровое (швы стыковые и угловые) 4) угловое 5) связующие швы (одна пластинка сверху на другую кладется и свариваются).

15. Стыковые соединения. Расчет соединений, нагруженных растягивающей (сжимающей) силой, изгибающим моментом и силой, действующей совместно с моментом.

Сварные изделия, выполненные стыковыми швами, являются наиболее рациональными и образуются при полной проварке стыка торцов соединяемых деталей с помощью дуговой или контактной электросварки. Полный и бездефектный провар стыка обеспечивает равнопрочность сварного шва и соединяемых деталей. Стыковые сварные соединения при статическом нагружении преимущественно разрушаются по шву.

F – центральная растягивающая сила, M – изгибающий момент, T – крутящий момент.

Читайте также:  Масло компрессорное для винтовых компрессоров синтетическое

В этом случае расчет сварных стыковых швов на статическую прочность прибли­женно проводят по эквивалентным напряжениям σэкв в опас­ном сечении

Где – нормальные напряжения растяжения, – наибольшие нормальные напряжения изгиба (в зоне А), – наибольшие касательные напряжения изгиба.

Если , то выражения упрощаются .

табличное значение допускаемого напряжения для сварного шва.

Любой вид сварочных работ обладает своими достоинствами и недостатками по сравнению с другими.

К преимуществам газового способа сварки и резки относят дешевизну и простоту оборудования, дешевые расходные материалы (водород, пропан, метан, этилен, бензол, бензин, ацетилен), простой способ регулировки горения, возможность любого расположения горелки в пространстве, высокая технологичность, независимость от источников питания электрическим током.

Недостатками данного способа являются низкая эффективность нагрева металла, широкие швы и широкая зона термического воздействия на свариваемые конструкции, низкая производительность, трудности в автоматизации процесса.

Преимуществами электродугового метода сварки являются высокая технологичность, широкие возможности для механизации или автоматизации, меньшая зона термического влияния по сравнению с предыдущим способом сварки, простота регулирования процесса, сравнительно дешевые расходные материалы (сварочные электроды), высокая производительность процесса.

Недостатками являются необходимость использования специальных сварочных преобразователей (выпрямителей, инверторов) и сварочных трансформаторов, энергозависимость от электрической сети или генераторов, необходимость предварительной подготовки кромок (разделка, зачистка, фиксация деталей).

К преимуществам электрошлаковой сварки относят: возможность сварки толстостенных деталей, отсутствие необходимости предварительной подготовки свариваемых поверхностей, меньший расход флюса сравнительно с дуговой сваркой, возможность применения электродов различной формы, улучшенная макроструктура сварного шва, высокая производительность, меньший расход электроэнергии, небольшая зависимость зазора от толщины металла, возможность использования данного способа для переплавки стали из отходов с целью получения отливок, возможность регулировки процесса в широком диапазоне сварочных токов 0,2. 300 А/кв.мм по сечению сварочного электрода, хорошая защита сварочной ванны от влияния воздуха, возможность получения швов переменной толщины за один проход.

Недостатками являются: сварка только в вертикальном положении (угол отклонения от вертикали не более 30 градусов), перемешиваемость металла электродов с основным металлом, крупнозернистая структура металла шва, необходимость применения специальной технологической оснастки (формирующие устройства, планки, стартовые карманы и т. п.), невозможность прерывания сварки до окончания процесса, так как при этом образуются дефекты, которые невозможно устранить.

Преимущества электронно-лучевого способа сварки следующие: высокий коэффициент полезного действия (до 90%) перехода кинетической энергии ускоренных электронов в тепловую энергию и высокая удельная мощность луча, высокая температура в зоне сварки (до 6000 градусов по Цельсию). Выделение теплоты только в зоне сварки, хорошее проплавление глубоких швов, фокусировка луча достигает значений до 0,001 сантиметра, возможность использования электронного луча для различных видов работ — сверления, сварки, фрезерования практически любых материалов, широкий диапазон толщин обрабатываемых заготовок от 0,02 до 100 мм, высокая степень автоматизации.

К недостаткам относятся наличие специального оборудования и высококвалифицированного персонала, наличие рентгеновского излучения и необходимость защиты обслуживающего персонала, снижение срока службы электронного катода в результате его высокого нагрева (до 2400 градусов).

Читайте также:  Чем проверить аккумулятор автомобиля

Преимущества плазменной сварки — это высокая степень концентрации теплоты, хорошая стабильность горения, возможность сварки деталей толщиной до 10 мм без предварительной подготовки кромок, возможность проведения работ на низких токах при микроплазменной сварке тонких деталей (толщина 0,01. 0,8 мм), возможность эффективной резки практически всех видов материалов, возможность проведения процесса напыления или наплавки при введении в плазменную дугу присадочных металлов (в том числе тугоплавких), возможность сваривания металлов с неметаллами, минимальная зона термического воздействия, возможность проведения работ с тугоплавкими и жаропрочными металлами, сниженный расход защитных газов по сравнению с дуговым способом, высокая технологичность процесса и возможность его автоматизации.

К недостаткам плазменного способа относятся высокочастотный шум с ультразвуком, оптическое излучение (инфракрасное, ультрафиолетовое, видимый спектр), вредная ионизация воздуха, выделение паров металла в процессе сварки, недолговечность сопла горелки вследствие сильного нагрева, необходимость специальной установки и высококвалифицированного обслуживающего персонала.

Преимущества лазерного способа сварки: высокая концентрация энергии, которая позволяет производить микросварку деталей толщиной до 50 микрон, возможность сварки термочувствительных деталей, возможность сварки в труднодоступных местах, возможность проведения сварки в вакууме и защитных газах, возможность подвода строго дозированной энергии в зону сварки, высокая промышленная стерильность процесса и отсутствие выделения вредных паров, высокая технологичность, высокая степень автоматизации, высокая производительность, возможность применения лазерного луча для резки, наплавки и прошивки отверстий.

Недостатками являются необходимость приобретения дорогостоящей установки, высокие требования к квалификации персонала, наличие вибраций и необходимость применения вибростойких платформ, необходимость защиты персонала от лазерного излучения аппаратуры.

К преимуществам термитной сварки относятся простота и низкая себестоимость, а недостатки — высокая гигроскопичность процесса, пожароопасность, взрывоопасность, невозможность управления процессом.

Достоинствами холодного способа сварки являются простота и доступность технологического оборудования, при этом не требуется высокая квалификация персонала, отсутствие вредных выделений, возможность сварки без нагрева, высокая степень механизации, небольшой расход энергии, высокая производительность процесса.

К недостаткам относятся наличие больших удельных давлений, небольшой диапазон толщин свариваемых деталей, невозможность сварки высокопрочных металлов.

Достоинства сварки взрывом: высокая скорость сваривания (миллисекунды), возможность изготовления биметаллических соединений, возможность плакирования деталей (покрытия слоем металла с особыми свойствами), возможность изготовления криволинейных и прямолинейных заготовок большой площади, возможность изготовления заготовок для ковки и штамповки, простота применяемого оборудования.

Недостатками являются необходимость защиты от детонации, наличие квалификации персонала по работе со взрывоопасными веществами, невозможность механизации и автоматизации.

Преимущества сварки трением — высокая производительность, стабильное качество соединения, возможность получения соединений из разнородных металлов, отсутствие вредных выделений, высокие энергетические показатели, высокая степень механизации и автоматизации, возможность применения в качестве основного оборудования универсальные токарные и сверлильные станки.

К недостаткам относят необходимость разработки технологического процесса для каждого вида металла и конфигурации детали, необходимость контроля момента сварки для своевременного прекращения сварочного процесса, необходимость создания осевого давления с помощью специального механизма.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector