Лазерная сварка. Лазерный луч с помощью оптической системы фокусируется на поверхности материала в световое пятно диаметра 100 мкм. При этом реализуется очень высокая плотность световой мощности и начинается плавление металла. В результате поглощения электромагнитного лазерного излучения металлом в пятне поглощения (световом пятне) образуется сварочная ванна. Мощные лазеры позволяют накладывать непрерывные швы с глубиной проплавления до 20 мм. Ими сваривают не только металлы, но и неметаллические материалы, например стекло, кварц и др. Лазерную сварку можно выполнять на воздухе или в камере с контролируемой атмосферой
С применением лазерной сварки приваривают наконечники к лопастям газовых турбин, закаленные режущие кромки к полотнам металлорежущих пил, соединительные планки к стволам охотничьих ружей, герметизируют корпусы приборов и др.
Преимущества лазерной сварки: швы можно накладывать в труднодоступных местах; отсутствует контакт со свариваемым металлом и поэтому не загрязняются металл сварочной ванны и шов; мала зона термического влияния и поэтому незначительно коробление сварной конструкции.
Плазменная сварка. Металл в зоне сварки нагревается плазмой до расплавления с образованием сварочной ванны. После кристаллизации происходит образование сварного шва.
Плазма – частично или полностью ионизированный газ с высокой концентрацией заряженных частиц, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. Ионизированные частицы плазмы обладают запасом кинетической и потенциальной энергий. Для создания плазмы применяют различные источники энергии, например, электрический разряд в газах, лазерный луч, процессы горения и взрыва, ядерные реакции. С целью повышения степени ионизации плазма обжимается в канале сопла плазмотрона.
Установка для автоматической плазменной сварки состоит из плазмотрона, самоходной головки, аппаратуры управления, системы газопитания и источника тока. Катоды плазменных горелок изготовляют из вольфрама с присадками лантана, а аноды (сопла) – из меди и латуни. Поскольку в плазме развиваются высокие температуры, электроды (катод и анод) интенсивно охлаждают проточной водой.
Применение. Плазменной сваркой сваривают мембранные элементы, сифоны, термопары, тонкостенные трубы. Она применяется в производстве статоров электродвигателей, кузовов автомобилей, труб, вытяжных каналов двигателей внутреннего сгорания и др.
Преимущества. Нагрев свариваемого металла можно достаточно точно регулировать в широком интервале температур, изменяя форму и размеры сопла, состав и расход газов и т. д. Поэтому весьма стабильны геометрические параметры швов, меньше склонность их к образованию трещин.
Точечная сварка относится к группе контактной сварки, при которой для образования соединения в свариваемый металл вводятся два вида энергии: тепловая и механическая. При точечной, а также рельефной, шовной сварке металл в зоне сварки нагревается до жидкого состояния с большой скоростью, достигающей десятков тысяч градусов в секунду. Затем заготовки прижимаются одна к другой, в результате чего поверхностные выступы сминаются, а зерна металла измельчаются. После выключения сварочного тока металл в зоне сварки охлаждается и кристаллизуется. В результате образуется соединение, называемое сварной точкой. Воздействие внешнего давления и пластическая деформация благоприятно влияют на уплотнение ядра при кристаллизации металла.
Точечная сварка выполняется на машинах переменного, постоянного тока и конденсаторных машинах.
Есть две разновидности точечной сварки: одноточечная и многоточечная. Многоточечная сварка применяется с целью повышения производительности труда и уменьшения коробления сварной конструкции. Выполняют только нахлесточные соединения заготовок различной конфигурации из листа, прокатных и прессованных профилей, а также из литых, кованых, обработанных резанием полуфабрикатов.
Применение. Диапазон применения контактной сварки весьма широк – от микроминиатюрных полупроводниковых устройств и пленочных микросхем, до крупных космических аппаратов. Точечная сварка широко применяется в вагоно- и тепловозостроении: выполняют сварку крыш, боковых стен, настила пола цельнометаллических пассажирских вагонов. Стыковая контактная сварка применяется в производстве железнодорожных рельсов для их соединения в плети длиной до 800 м, а также при ремонте деталей подвижного состава.
Ультразвуковая сварка. Соединение при этом способе сварки образуется в результате воздействия на свариваемый материал ультразвуком в сочетании с небольшими сдавливающими усилиями. При введении ультразвука окислы и загрязнения, имеющиеся на сопрягаемых поверхностях, разрушаются и удаляются к периферии, а в металле развивается пластическая деформация и нагрев на локальных участках, на которых происходит смятие микровыступов и измельчение зерен металла.
Установка для сварки ультразвуком состоит из высокочастотного генератора электрических колебаний, магнитостриктора, преобразующего высокочастотные электрические колебания в механические, волновода, сварочного наконечника, привода сжатия.
Применение. Ультразвуком в основном сваривают пластичные металлы: алюминий, медь, никель, а также некоторые неметаллические материалы – пластмассы., стекло, полупроводники. Ультразвуком выполняют точечные и шовные нахлесточные соединения. Ультразвуковая сварка применяется в производстве конструкций из тонкого металлического листа в приборостроении и радиотехнике, а также для приварки обшивок к несущим конструкциям летательных аппаратов.
Преимущества. Из-за незначительного нагрева свариваемых деталей невелики деформации конструкции в зоне термического влияния. Возможна сварка разнородных трудносвариваемых металлов; сварка деталей из тонкого листа и фольги; можно приваривать детали малой толщины к толстым; электрическая мощность сварочного оборудования невелика.
Сварка взрывом. Для образования сварного соединения возбуждается взрыв, в результате которого подвижная заготовка перемещается с большой скоростью к неподвижной заготовке, лежащей на опорах. При высокочастотном косом их соударении создается давление, большее предела текучести материала, и поэтому развивается пластическая деформация поверхностных слоев металла. Соударяющиеся заготовки сближаются до межатомных расстояний, и между их хорошо очищенными поверхностями возникают связи, образуется сварное соединение. Сварка выполняется на полигонах, в шахтных выработках, в бетонных и стальных взрывных камерах, а также в специальных вакуумных камерах.
Этим способом сваривают углеродистые стали с нержавеющими сталями и никелевыми сплавами, стали с титаном, алюминий, медь, бронзы и другие металлы и сплавы.
Применение. С применением сварки взрывом изготовляют многослойные плиты больших размеров из разнородных металлов, крупногабаритные тавровые и двутавровые балки, биметаллические трубы и др. Взрывом сваривают контактные провода электрифицированных железных дорог, приваривают к рельсам соединительные проводники автоблокировки. Получает распространение сварка микровзрывом миниатюрных конструкций в радио- и электронной промышленности, точечная сварка слоев фольги.
Преимущества и недостатки. Сварка взрывом характеризуется высокими технико-экономическими показателями, надежностью сварных конструкций. Однако при этом способе возникает сильный шумовой эффект и образование ударной волны.
Холодная сварка. Сварное соединение можно получить не только при нагреве металла, но и при комнатных и отрицательных температурах.
Соединение деталей при холодной сварке получается так. Если сжать свариваемые детали большим давлением, в зоне их контакта развивается пластическая деформация, приводящая к разрушению и удалению поверхностных оксидных и других пленок и измельчению зерен металла. В результате увеличивается площадь контакта, соединяемые поверхности сближаются до межатомных расстояний, возникают силы сцепления, приводящие к образованию сварного соединения. Холодную сварку выполняют на специальных машинах, которые могут создавать необходимое давление 500 – 2500 МПа. Иногда для проведения холодной сварки используются гидравлические и механические прессы со специальной оснасткой.
Применение. Холодной сваркой соединяют пластичные материалы, в основном, цветные металлы и их сплавы. С ее помощью можно выполнять нахлесточные и стыковые сварные соединения. Этим способом сваривают различные элементы электро- и радиотехнических устройств. Выполняют сварку электроприводов из цветных металлов, корпусов полупроводников и других приборов, а также армируют медью сопрягаемые элементы алюминиевых токоведущих шин.
Преимущества. При холодной сварке в околошовной зоне отсутствуют структурные превращения, которые изменяют электропроводность металла.
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА... Кафедра Техническая физика и теоретическая механика...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Некоторые специальные виды сварки
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
Часть 1
Гомель 1999
Рекомендовано методической комиссией механического факультета в качестве учебного пособия для студентов втузов
Краткие сведения о развитии прикладной механики
Прикладная механика как наука о машинах и других конструкциях выделилась из теоретической механики в начале XIX века. Ее развитие было связано с расцветом машинного способа производства и бурным ро
Проектирование и конструирование машин
Конструирование машин – творческий процесс со свойственными ему закономерностями построения и развития моделей. Основные особенности этого процесса состоят в многовариантности подходов, необходимос
Материалы, применяемые в производстве
Расчет и проектирование деталей начинается с выбора материала и назначения термической обработки его, которые определяются конструктивными, технологическими и экономическими соображениями. Для изго
Виды термообработки и упрочнения материалов
Различают термическую и химико-термическую обработку материалов.
Термическая обработка. Для придания стали определенных свойств (высокой прочности, пластичности и т. д.) в
НАУКА О СОПРОТИВЛЕНИИ МАТЕРИАЛОВ
4.1 Понятие о прочности, жёсткости и устойчивости конструкции
Сопротивление материалов – наука о прочности и надежности элементов конструкции. Она позволяет инженеру подоб
Допущения, применяемые в курсе сопротивления материалов
Из-за сложности задач расчета элементов конструкций в сопротивлении материалов принимается ряд допущений, касающихся свойств материалов, нагрузок, а также характера взаимодействия детали и нагрузок
Основные виды деформации
Деформацией называется изменение первоначальных размеров и форм тела под действием внешних нагрузок. Изменение линейных размеров тела или его частей называется линейной дефо
Внешние и внутренние силы
При работе сооружений, машин и механизмов их части воспринимают внешние нагрузки как результат действия одного тела на другое. В курсе теоретической механики рассматривается подробная классификация
Метод сечений
Для определения и последующего вычисления дополнительных сил в любом сечении бруса применим метод сечений. Суть метода сечений заключается в том, что брус мысленно рассекают поперек на две части и
При деформации растяжения (сжатия) и кручения
Под эпюрами внутренних силовых факторов понимают графики (диаграммы), показывающие изменение данного внутреннего усилия при переходе от сечения к сечению. Внутренняя сила либо моме
Правило знаков.
Ординату эпюры будем считать положительной, если равнодействующая внешних сил F растягивает брус и на
Правило знаков.
Крутящий момент будем считать положительным, если, идя слева или справа, он вращает вал против хода часовой
Внешние и внутренние силы
При работе сооружений, машин и механизмов их части воспринимают внешние нагрузки как результат действия одного тела на другое. В курсе теоретической механики рассматривается подробная классификация
Метод сечений
Для определения и последующего вычисления дополнительных сил в любом сечении бруса применим метод сечений. Суть метода сечений заключается в том, что брус мысленно рассекают поперек на две части и
При деформации растяжения (сжатия) и кручения
Под эпюрами внутренних силовых факторов понимают графики (диаграммы), показывающие изменение данного внутреннего усилия при переходе от сечения к сечению. Внутренняя сила либо моме
Правило знаков.
Ординату эпюры будем считать положительной, если равнодействующая внешних сил F растягивает брус и на
Правило знаков.
Крутящий момент будем считать положительным, если, идя слева или справа, он вращает вал против хода часовой
Продольная и поперечная деформации при растяжении
Под центральным растяжением (сжатием) понимают такой вид нагружения внешними продольными силами, при которых равнодействующая этих сил проходит через центр тяжести бруса. Рассмотрим брус, растянуты
Закон Гука. Модуль упругости материала
Силовые факторы и деформации, возникающие в брусе, тесно связаны между собой. Эта связь между нагрузкой и деформацией была сформулирована впервые Робертом Гуком в 1678 году. При растяжении или сжат
Назначение и виды испытаний
Для изучения свойств материалов и установления значения предельных напряжений (соответствующих разрушению или пластическим деформациям) производят испытание образцов материалов при различных видах
Диаграммы сжатия
Сравнительные испытания сталей на растяжение и сжатие показали, что зависимость между напряжениями и деформациями получаются приблизительно одинаковыми. Поэтому их испытывают преимущественно на рас
Понятие о сдвиге (срезе). Закон Гука при сдвиге
На сдвиг работает значительное число деталей конструкций. Простейшими примерами подобных деталей являются болтовые и заклепочные. Заклепки во многих случаях уже вытеснены сваркой, однако они имеют
Допускаемые напряжения и условие прочности при сдвиге
Вопрос выбора допускаемого напряжения при сдвиге (срезе) сложнее, чем при растяжении и сжатии. При выборе допускаемого напряжения исходят из предела прочности (для хрупких материалов). Однако опред
Деформация смятия. Расчеты на прочность
Деформация сдвига часто сопровождается смятием, когда значительная сжимающая сила действует на сравнительно небольшом участке.
При срезе крепежных деталей деформации смятия подвергается ре
Понятие о сдвиге (срезе). Закон Гука при сдвиге
На сдвиг работает значительное число деталей конструкций. Простейшими примерами подобных деталей являются болтовые и заклепочные. Заклепки во многих случаях уже вытеснены сваркой, однако они имеют
Допускаемые напряжения и условие прочности при сдвиге
Вопрос выбора допускаемого напряжения при сдвиге (срезе) сложнее, чем при растяжении и сжатии. При выборе допускаемого напряжения исходят из предела прочности (для хрупких материалов). Однако опред
Деформация смятия. Расчеты на прочность
Деформация сдвига часто сопровождается смятием, когда значительная сжимающая сила действует на сравнительно небольшом участке.
При срезе крепежных деталей деформации смятия подвергается ре
Геометрические характеристики сечений
Сопротивление бруса различным деформациям зависит не только от размеров и формы его поперечного сечения, но и от расположения этого сечения по отношению к направлению действия нагрузки. К основным
Определение моментов инерции сложных сечений
В инженерной практике часто применяются поперечные сечения сложной конфигурации. Для вычисления моментов инерции сложной фигуры ее разбивают на ряд простых, моменты инерций которых определить легко
Определение напряжений и углов закручивания при кручении
Чтобы найти напряжения, вызываемые в сечении крутящим моментом, воспользуемся основным методом решения задач сопротивления материалов – методом сечений.
Рассмотрим участок вала, изображённ
Условия прочности и жесткости при кручении
Условие прочности вала, испытывающего деформацию кручения, определяется из условий работы наиболее нагруженного слоя, находящегося на его поверхности:
Потенциальная энергия при кручении
При кручении внешние моменты, приложенные к валу, совершают работу вследствие поворота сечений, к которым они приложены. Эта работа расходуется на создание запаса потенциальной энергии деформации,
Расчет винтовых цилиндрических пружин
Во многих механизмах и машинах, например в рессорах вагонов и автомобилей, применяют винтовые пружины. При проектировании таких пружин необходимо уметь вычислять наибольшие напряжения (для проверки
Поперечный и чистый изгиб
Под изгибомпонимают такой вид деформации бруса, при котором его ось изменяет свое положение в пространстве. При этом его поперечные сечения совершают поступательное и угловое перем
Определение нормальных напряжений при плоском изгибе
Рассмотрим балку, испытывающую деформацию чистого изгиба. При таком виде деформации ее сечения относительно друг друга перемещаются только вдоль оси ОZ (рисунок 12.3).
&nb
Определение касательных напряжений при плоском изгибе
Наличие поперечной силы в сечениях балки при изгибе вызывает возникновение касательных напряжений. Для определения касательных напряжений рассмотрим балку прямоугольного поперечного сечения со стор
Условия прочности при плоском изгибе
Из приведенного примера в п. 12.3 видно, что касательные напряжения в балках, где , существенно меньше норма
Метод начального параметра
(универсальное уравнение изогнутой оси балки)
При выводе уравнения изогнутой оси стержня методом начального параметра применим следующие правила.
Интеграл Мора
Определение перемещений и углов поворота различных сечений балки, лежащей на двух опорах, методом начальных параметров, представляющий собой достаточно трудоемкий процесс. Он требует громоздких выч
Формула Эйлера для определения критической силы
При расчете стержней на продольный изгиб нужно определить критическую силу. Формула для ее определения была впервые выведена знаменитым математиком Леонардом Эйлером.
Рассмотрим сжатый сте
Пределы применимости формулы Эйлера. Формула Ясинского
Эйлер при выводе своей формулы для определения критической силы предполагал, что материал стержня следует закону Гука. Этот закон, как известно, справедлив до тех пор, пока напряжения не превосходя
Понятие об усталости материалов. Циклы напряжений
Уже более 100 лет назад было замечено, что части машин и сооружений, подвергающиеся длительное время переменным напряжениям, могут разрушаться внезапно без заметных остаточных деформаций при напряж
Факторы, влияющие на предел выносливости деталей конструкций
Опыты показывают, что на предел выносливости материала оказывают влияние многие факторы, в том числе концентраторы напряжений, абсолютные размеры деталей, качество их поверхностей и другие. Рассмот
Из истории сварки. Виды сварки. Типы сварных соединений
Возникновение сварки относится к IV веку до н. э. Тогда трипольские племена, обитавшие на территории Западной Украины, Молдавии и Румынии, выполняли кузнечную сварку меди, а в II веке до н. э. – бр
Механизированная и автоматическая дуговая сварка
Механизированная (или полуавтоматическая) сварка – это дуговая сварка, при которой подача плавящегося электрода и перемещение дуги относительно изделия выполняются с использованием
Дуговая сварка неплавящимся электродом в инертных газах
Схема дуговой сварки неплавящимся электродом в инертном газе показана на рисунке 17.5. На ней обозначены: 1 – основной металл; 2 – присадочный металл; 3 – держатель электродов
Наплавка и наварка деталей
Наплавка и наварка – технологические процессы нанесения посредством сварки слоя металла с заданными свойствами и геометрическими параметрами на поверхность изделия. Наплавляются и
Расчет сварных швов на прочность
Расчет сварных соединений ведется с предположением о равномерном распределении напряжений по сечению швов. Для швов, выполненных автоматической сваркой под флюсом, а также ручной дуговой сваркой эл
Новости и инфо для студентов