Учебные пособия. Обработка металлов

 Слесарное дело

 Е.М. Муравьев

Сварка — это технологический процесс образования неразъемного соединения деталей машин, конструкций и сооружений путем их местного с плавления или совместного деформирования, в результате чего возникают прочные связи между атомами (молекулами) соединяемых тел.

Существует много различных методов сварки, которые подразделяются на две основные группы: сварка плавлением и сварка пластическим деформированием. Остальные методы являются их разновидностями или комбинациями.

При сварке плавлением производится местный нагрев соединяемых деталей до температуры плавления и сварной шов образуется путем смешения жидких фаз металлов. При сварке пластическим деформированием шов образуется посредством сдавливания деталей. Она может производиться с предварительным местным   нагревом   деталей   или   без   него   (холодная   сварка).

По способу местного нагрева деталей сварку подразделяют на электрическую (нагрев в результате действия электрического тока), газовую (нагрев пламенем горящего газа) и другие виды. Самыми распространенными способами электрической сварки является электродуговая и электроконтактная.

Электродуговой называют сварку, при которой для расплавления кромок соединяемых деталей используют теплоту электрической дуги, питаемой постоянным или переменным током

Питание дуги электрическим током (напряжением 30—60 В) осуществляется   специальными сварочными  генераторами  или понижающими    трансформаторами,    которые    обеспечивают резкое падение напряжения при возрастании силы тока. Это условие необходимо для устойчивого   и   непрерывного   горения дуги даже при некоторых  изменениях ее длины из-за колебаний руки сварщика. От   сварочного   аппарата   электрический   ток,   достигающий нескольких сот ампер и мощностью не менее 5—10 кВт, подводится   к   электроду   и   свариваемому   изделию.   Прикосновение электрода к изделию приводит к образованию дуги с температурой 5000—6000°С Тепло электрической дуги расплавляет кромки свариваемых деталей и конец электрода, при этом металл электрода заполняет углубление между деталями  и образует  шов. Электроды, применяемые при электродуговой сварке,  представляют собой металлические стержни со специальным покрытием (обмазкой). Покрытие в процессе плавления электрода способствует ионизации газового промежутка дуги, а также защищает шов от окисления и выгорания углерода и металла. Для сварки обыкновенной конструкционной стали применяют электроды с обмазкой из мела и жидкого стекла. Наиболее распространены электроды с диаметрами от 2,5 до 12 мм и длиной от 350 до 450 мм.

Процесс сварки деталей вручную требует от работающего определенных навыков в выполнении сразу нескольких движений. Вместе с перемещением электрода вдоль оси для поддержания постоянной длины дуги электрод перемещают и вдоль шва для заполнения шва расплавленным металлом. При образовании широкого шва требуется еще и движение электрода поперек шва, . чтобы заполнить весь шов металлом. Для повышения производительности труда применяют автоматическую сварку, при которой указанные движения выполняются сварочным аппаратом.

В зависимости от характера шва сварные соединения подразделяют на стыковое, внахлестку, тавровое и угловое ( 54, а).

При стыковом соединении для получения прочного шва необходима специальная подготовка кромок деталей ( 54, б). Для сварки листов толщиной 2—5  мм  применяют бесскосное соединение. Расплавленный металл заполняет просвет между листами. Изделия толщиной 5—15 мм требуют подготовки кромок в виде V-образных скосов. При этом металл заполняет образованное углубление и прочно соединяет детали по всей толщине шва. Х-образные скосы применяют для сварки деталей толщиной более 15 мм. В этом случае сварка производится с обеих сторон.

Электроконтактная сварка отличается от электродуговой тем, что для местного нагрева соединяемых деталей используют теплоту, выделяющуюся в точке наибольшего сопротивления электрической цепи. Если к соединяемым деталям подвести электрический ток и сблизить их до соприкосновения, то место контакта и будет точкой наибольшего сопротивления. Площадь контакта деталей из-за неплотности прилегания друг к другу всегда меньше площади их сечения.

Различают три вида контактной сварки: стыковую, точечную и шовную.

Стыковая сварка осуществляется электрическим током напряжением 1—3 В от понижающего трансформатора. Ток подводится к свариваемым деталям, которые затем сближают до соприкосновения. Через несколько секунд в месте контакта (стыка) достигается температура начала плавления металла. Выключив ток, детали сдавливают друг с другом и таким образом получают сварное соединение.

При точечной сварке ( 55) соединяемые детали 1 зажимаются между электродами 2, к которым подведен ток напряжением 2—10 В. Вследствие большого сопротивления в месте контакта 3 происходит нагрев металла до температуры сварки. Затем под действием силы сжатия Р детали свариваются.

Электроды имеют большое поперечное сечение и изготавливаются из медного сплава. Благодаря высокой тепло- и электропроводности они не привариваются к соединяемым деталям.

Шовная сварка отличается от контактной тем, что в аппарате для шовной сварки (шовной машине) электроды выполнены в виде вращающихся роликов, между которыми пропускаются свариваемые листы. Главное преимущество шовной сварки — образование сплошного герметичного шва.

Электроконтактная сварка широко применяется для соединения деталей из листового металла. Простота выполнения сварного соединения, несложность конструкции аппарата для точечной сварки, а также относительная безопасность процесса (по сравнению, например, с электродуговой сваркой) позволяет использовать электррконтактную сварку даже в условиях школьных учебных мастерских.

При газовой сварке кромки свариваемых заготовок и присадочный материал расплавляются за счет теплоты пламени, образуемой при сгорании смеси горючих: газов с кислородом. В качестве горючего газа чаще используют ацетилен, обладающий большей теплотворной способностью, чем природный газ или пары бензина и керосина.   

Основной инструмент газосварщика—это газовая горелка, в которой горючий газ смешивается с кислородом и, сгорая, образует сварочное пламя.

Газовой сваркой соединяют заготовки из стали толщиной 0,5—3 мм, чугуна, алюминия, меди и их сплавов, а также из сплавов на основе магния.