Учебное пособие: Сварка и резание металлов

Рис.20 Сварка в среде защитных газов:

а) неплавящимся электродом

б) плавящимся электродом

сварочной ванны, а при сварке плавящимся электродом (рис. 20 б) и капли электрода. Сварка не плавящимся электродом осуществляется как без присадочного материала (оплавление кромок), так и с присадочным материалом.

Процессы сварки давлением

Сварка давлением – процесс соединения деталей нагревом их в месте контакта до пластического или жидкого состояния с применением одновременного или последующего сильного сжатия, обеспечивающего взаимодействие атомов металла. Контактная сварка является одним из высокопроизводительных способов сварки; она легко поддается механизации и автоматизации, вследствие чего ее широко применяют в машиностроении и строительстве. Контактную сварку по форме свариваемого соединения, определяющего тип сварочной машины, разделяют на точечную, роликовую и стыковую. Нагрев металла при всех видах контактной сварки происходит за счет выделения тепла при прохождении электрического тока по свариваемым деталям. Для получения сварной точки (рис. 21) детали 1 и 2 помещают между сжимающимися электродами 3 и 4 или роликами 5. Сварочный ток доводит металл между электродами до плавления, а прилегающую к ядру зону — до пластического состояния. После кристаллизации расплавленного ядра давление снимается.

Рис.21 Контактная сварка

а) точечная

б) роликовая

Газовая сварка металлов

Газовая сварка находит широкое применение при сварке деталей малой толщины, чугуна, цветных металлов и сплавов. При газовой сварке металл нагревают высокотемпературным газовым пламенем, которое получается при сгорании горючего газа в атмосфере кислорода. В качестве горючих газов можно использовать природные газы, водород, пары бензина и керосина, нефтяные газы. Для сварочных работ получил наибольшее применение ацетилен, С2Н2, так как он обладает наивысшей теплотворной способностью по сравнению с другими газами и дает самую высокую температуру при сгорании, равную примерно 3200 °С.

Специальные виды сварки

При изготовлении сварных изделий производительность труда может быть повышена за счет организационных и технических мероприятий, а также применения специальных способов сварки: трением, холодной, диффузионной, лазерной и др. Все это дает большие возможности увеличения производительности труда и улучшения качества. Сварка трением осуществляется за счет тепла, выделяющегося при взаимном трении поверхностей свариваемых деталей. При сварке трением одна из деталей вращается вокруг своей оси со скоростью около 3000 об./мин., а вторая деталь прижимается к ней осевым давлением. Сварку трением применяют для соединения деталей встык (стержней, труб), различных режущих инструментов и для образования Т-образных труб. Холодная сварка — сварка, при которой соединение образуется при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых поверхностей. Сварное соединение при этом способе получается внедрением одного металла в другой при их соприкосновении под местным давлением. Свариваемость металлов при холодной сварке зависит от их пластичности и качества подготовки поверхностей. Хорошо свариваются пластичные сплавы алюминия, меди, серебра, золота и подобные металлы, и сплавы в. однородных и разнородных сочетаниях.

Диффузионная сварка в вакууме. При этом способе сварки соединяемые детали. Помещают в вакуумную камеру и нагревают до необходимой температуры, а затем соединяют друг с другом с усилием. Выбор режима при диффузионной сварке зависит от рода свариваемых металлов. Диффузионную сварку применяют для соединения трудно свариваемых металлов и сплавов, цветных металлов, металлокерамических изделий, пластин из твердых сплавов с державкой режущего инструмента, металлов с керамикой, кроме того, этим способом можно получить различные биметаллы, триметаллы.

Электронно-лучевая сварка . Одним из эффективных способов соединения деталей из тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама, тантала и др.) и металлов химически активных (цирконий, уран, бериллий), сильно реагирующих с кислородом, азотом, окисью углерода, является огарка электронным лучом в вакууме.

Лазерная сварка . Для получения сварного соединения при лазерной сварке не пользуется когерентный световой высокой плотности оптического квантового генератора – лазера. Температура луча столь высока, что его прямому воздействий ничто нё; может противостоять. Уменьшая диаметр луча, можно довести мощность до очень высоких значений. Лазерный луч способен преломлять призмами и зеркалами. Это позволяет сваривать любое место свариваемого изделия сваривать любое место свариваемого изделия. Можно сваривать детали, помещенные внутрь герметично; закрытого объема, в котором создай вакуум.

Газокислородная резка металлов

Резкой называют процесс разделения на части (заготовки) металла сортового или листового проката окислением или плавлением его или посредством того другого. Сущность резки плавлением состоит в нагреве места резки сильным концентрированным источником до температуры выше температуры плавления металла и выдувании расплавленного металла из места реза дугой с газами, участвующими в процессе резки.

Основными видами термической резки окислением (горением) являются газокислородный и кислородно-дуговой. Основными видами термической резки плавлением являются плазменно-дуговой, газолазерный, газо-дуговой. Наибольшее распространение для резки стали получила газокислородная резка. Достоинствами ее являются несложность применения оборудования и приемов работы, большая универсальность и экономичность процесса.

Резка стали осуществляется специальными режущими горелками — резаками, которые отличаются от сварочных горелок наличием канала для поступлением кислорода. Когда металл разогреется, пускают струю кислорода, сжигающую железо и выдувающую окислы (шлак). Выделяющееся при сгорании железа тепло вместе с теплом подогревающего пламенем нагревает близлежащие слои метала и при перемещений резака в структуре кислорода сгорают новые частицы металла, образуя рез по ходу движения резака.

рис.22 Схема обработки резанием

В машиностроении основным видом обработки является станочная обработка, которая выполняют на металлорежущих станках. Чтобы обработать ту или иную поверхность и получить детали формы необходимо закрепить заготовку и инструмент и перемещать их в процессе обработки относительно друг к другу

1) главное движение резания, при котором лезвие инструмента, врезаясь в материал отделяет об него стружку

2) движение подачи, необходимо для подвода под лезвие новых слоев метала.

Эти движения могут быть вращательными и поступательными.

При точении главное движение сообщается обрабатываемому изделию, вращающемуся вокруг своей оси. При фрезеровании главное движение – вращательное сообщается инструменту, а поступательное движение подачи. При шлифовании главное движение сообщать инструмент, а движение подачи может сообщаться как заготовки, так и инструменты

Припуски на обработку и выбор заготовок