Дуговые и лучевые виды резки металлов - Лекция, раздел Высокие технологии, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ И ДАВЛЕНИЕМ
Интенсивный Нагрев Металла Электрической Дугой Успешно Испол...
Интенсивный нагрев металла электрической дугой успешно используется в технике не только для сварки, но и для резки металла (рис. 10). Нашли применение следующие способы дуговой резки:
ручная дуговая резка неплавящимся и плавящимся покрытыми электродами, используемыми при сварке;
воздушно-дуговая резка;
кислородно-дуговая резка;
резка сжатой дугой.
Ручную дуговую резку неплавящимся и плавящимся электродами используют как вспомогательную операцию. При дуговой резке неплавящимся электродом применяют угольные и графитовые электроды. Резка обеспечивается за счет выплавления металла из зоны реза, а не за счет его сгорания в струе кислорода, как при газовой резке. Благодаря высокой температуре нагрева могут резаться материалы, не подвергающиеся кислородной резке (чугун, высоколегированные стали, цветные металлы). Применяют постоянный и переменный ток максимальной мощности. Для этого способа характерна очень малая точность и чистота реза.
При дуговой резке плавящимся электродом рез получается более чистый и узкий, чем при резке неплавящимся электродом. Резку выполняют методом опирания. Наличие покрытия приводит при резке к повышению устойчивости дуги, замедлению плавления стержня электрода, изоляции его от стенок реза и ускорению резки благодаря окислению расплавленного металла компонентами покрытия. Ток при резке на 20—30% выше, чем при сварке.
При воздушно-дуговой резке металл расплавляется теплотой электрической дуги, а затем выдувается сжатым воздухом из зоны реза. При этом небольшая часть металла сгорает в кислороде, содержащемся в воздухе. Этот способ применяют для удаления дефектных мест под заварку и разделительной резки листов из нержавеющей стали толщиной до 20 мм. Резку проводят на постоянном токе угольным (графитовым) электродом с помощью специальных резаков обычно с боковой подачей сжатого воздуха под давлением 0,4—0,5 МПа.
Кислородно-дуговая резка заключается в том, что разрезаемый металл разогревается с помощью электрической дуги, а затем сжигается струей кислорода подаваемой к месту реза параллельно электроду. Окислы, получаемые при сгорании металла, выдуваются из места реза этой же струей кислорода. Применяют угольные и графитовые электроды, а также специальные плавящиеся трубчатые электроды с подачей кислорода через внутреннее отверстие. Способ используется ограниченно.
Резка плазменной струей основана на расплавлении металла в месте реза и его выдувании потоком плазмы. Плазменную струю используют для резки металла толщиной от долей до десятков миллиметров. Для резки металла малой толщины используют плазменную струю косвенного действия. При повышенной толщине металла лучшие результаты достигаются при плазменной струе прямого действия — плазменной дуге (рис. 11). Благодаря высокой температуре и большой кинетической энергии плазменной струи резке подвергаются практически все металлы.
В зависимости от металла в качестве плазмообразующих газов можно использовать азот, водород, аргоно-водородные, аргоно-азотные, азотно-водородные смеси. Использование для резки двухатомных газов (Н2, N2) энергетически более выгодно. Двухатомный газ поглощает при диссоциации в плазмотроне теплоту, которая переносится и выделяется на поверхности реза, где происходит объединение свободных атомов в молекулы. При использовании электродов из циркониевых и гафниевых сплавов в качестве плазмообразующего газа при резке можно использовать воздух.
Алюминий и его сплавы толщиной от 5 до 20 мм режут в азоте, толщиной от 20 до 150 мм — в азотно-водородных смесях (65—68% азота, 35—38% водорода). Нержавеющие стали толщиной до 20 мм, разрезают с применением чистого азота, а при толщине от 20 до 50 мм — смеси 50% азота и 50% водорода. В качестве плазмообразующих газов при резке низкоуглеродистых сталей толщиной до 40—50 мм применяют сжатый воздух.
При резке меди и ее сплавов в качестве плазмообразующих газов применяют азотно-водородную смесь, азот или атмосферный воздух. В табл. 8 приведены режимы плазменно-дуговой резки нержавеющих сталей. ГОСТ 12221 устанавливает для плазменно-дуговой резки четыре типа аппаратуры: ПЛР — для ручной резки, ПЛРМ — для ручной и машинной резки, ПЛМ — для машинной резки, ПЛМТ — для машинной точной резки.
Рис. 11. Схема плазменно-дуговой резки: а - плазменной дугой; 1 - дуга, 2 - газ, 3 - плазма, 4 - разрезаемый металл; 5 - электрод, 6- резак; б - плазменной струей; 1 - плазма, 2 - сопло, 3 -источник постоянного тока, 4 - электрод, 5 - мундштук, 6 - дуга, 7 - разрезаемый металл.
Резка лазерным лучом. Высокая концентрация энергии позволяет использовать лазерный луч для прецизионной (точной) резки металлов и неметаллов. Лазером можно резать стекла, керамику, алмазы и другие материалы. Сущность лазерной резки заключается в локальном плавлении и испарении металла под воздействием сфокусированного луча. При резке, как правило, используют лазеры непрерывного действия, обладающие большими энергиями излучения в инфракрасном диапазоне. Основная область применения лазерной резки— микроэлектроника.
Все темы данного раздела:
Сущность сварки давлением.
Состоит в непрерывном или прерывистом пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей. Пластическое деформирование достигается статической или динамической нагрузкой, под которой
Сварные соединения.
Сварным соединением называется участок конструкции или изделия, отдельные части которого соединены с помощью сварки.
Сварные швы.
Сварным швом называется закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки был в жидком состоянии (рис. 2.3).
Обозначение сварочных швов на чертежах.
Условное изображение, обозначающее, на чертежах шов сварного соединения устанавливается ГОСТом 2312-72, ЕСКД.
Видимый шов – это сплошная основная линия, невидимый – штриховая линия, сварна
Вольфрамовые электроды.
ГОСТ 23949-80. Температура плавления 3395°С, диаметр 0,5…10мм, длина стандартная 75, 150, 200, 300мм, изготавливаются из чистого вольфрама. Изготавливаются путем порошковой металлургии – сначала пр
Покрытые электроды.
Назначение покрытия – создание газовой или шлаковой защиты (от газов из окружающего воздуха).
Раскисление – это связывание и вывод кислорода.
Легирование – это придание специальны
Виды покрытия.
1. Кислые (А) – окислы железа, марганца, кремния. Сварка осуществляется в любом положении, на любом токе, по не зачищенным покрытиям. Применяются для неответственных конструкций, много брызг, токси
Обозначение и маркировка покрытых электродов.
Э42А – УОНИИ 13/45 – 30 – УДГ2
Е41 2 (5) – Б10
Э42А – тип электрода (относится к стержню)
Э – электрод
42 – предел прочнос
Параметры и режимы РДС. Выбор и расчет.
Режим сварки – это совокупность ряда параметров сварочного процесса обеспечивающих устойчивое горение дуги и получение сварочных швов заданного размера и качества.
Параметры РДС разделяютс
Диаметр электрода.
Диаметр электрода зависит от толщины основного металла, марки стали, формы разделки, положения шва и вида соединения.
Таблица 1. Выбор диаметра электрода от толщины металла.
Величина сварочного тока.
Определяется по формуле: Iсв=Fэл.g
Fэл – это площадь поперечного сечения электрода
Fэл=pd2/4
Iсв=g.pd2/4
Таблица 2. Коэффициент γ
Влияние основных параметров на форму шва.
1. При увеличении Iсв (все остальное const) все параметры шва увеличиваются (е, q, g).
2. При увеличении dэ (все остальные const).
3. Род и полярность тока: прямая и переменная
Определение площади поперечного сечения.
Fн=F1+2F2+F3
F1=0,75e.q
2F2=(S-c)2.tga/2
F3=b.S
Определение числа проходо
Техника РДС.
1. Манипуляция электрода.
2. Заполнение разделки.
3. Сварка швов различной длинны.
· Короткий, 0 – 300 мм, весь электрод. Варится в один проход.
· Средние, обычн
Оборудование сварочного поста для ручной дуговой сварки покрытыми электродами
Сварочным постом называется рабочее место электросварщика, оборудованное комплектом соответствующей аппаратуры и приспособлений. От правильной организации рабочего места в значительной мере завис
Мероприятия по повышению производительности труда.
Два вида:
1. организационные:
· рациональное расположение инструментов на рабочем месте.
· Применение механических устройств для основных и вспомогательных работ.
Сущность автоматической сварки под слоем флюса (АСФ)
По степени механизации процесса сварка под флюсом классифицируется на полуавтоматическую, автоматическую.
Стальная сварочная проволока.
ГОСТ 2246-70 предусматривает три группы проволок:
· низкоуглеродистых – 6 марок
· легированных – 30 марок
· высоколегированных – 39 марок
Предназначена для сварк
Флюсы для дуговой сварки и ЭШС.
Функции:
1. Физическая изоляция сварочной ванны от атмосферы. Лучше изоляция у флюсов с большой объемной массой (плотностью). Обычно с мелкими гранулами плотного строения, но в этом случае
Швы сварных соединений.
Форма разделки кромок и швов различны соединений для механизированной сварки под флюсом, регламентируется следующими стандартами:
ГОСТ 8713-79 “Швы сварных соединений. Автоматическая и пол
Параметры режима механизированной сварки под флюсом и их влияние на геометрию сварного соединения.
1. Сила сварочного тока. С увеличением Iсв повышается давление дуги, производительность сварки возрастает, глубина проплавления увеличивается, ширина шва та же. Необходимо увеличить напряжение, выс
Особенности техники АСФ.
Сварка стыковых швов.
По характеру выполнения односторонние и двусторонние. При сварку односторонних швов существует опасность протекания жидкого металла и шлака в зазор, образуя пр
Сварка двусторонних стыковых швов.
Соединение собирается с одинаковым зазором по всей длине. Сварка, как правило, на весу. Обеспечивается такой режим сварки, при котором обеспечивается провар на 60 – 70 % от всей толщины (при всей т
АСФ кольцевых швов.
Кольцевые швы применяют для сварки стыковых труб, обечаек, фланцев и др. Сварку кольцевых стыковых сосудов большого диаметра (больше 800мм) обычно начинают изнутри, используя снаружи флюсовые подуш
АСФ угловых швов.
Угловые швы при АСФ могут выполняться как вертикальным, так и наклонным электродом.
Сварку наклонным электродом применяют, когда электрод невозможно установить в другом положении.
Сварочный трактор – переносной самоходный сварочный аппарат, перемещающийся вдоль кромок или непосредственно по изделию, по направляющим или без них.
Подвесной сварочный аппарат – сварочная головка с системой механизмов корректировок, кассетой для проволоки, закрепленная не подвижного. При использовании подвесного сварочного аппарата пере
Самоходные сварочные автоматы.
Основные узлы:
1. Механизм подачи электродной проволоки или ленты.
2. Токоподводящие устройства (мундштуки, горелки).
3. Механизмы или системы механизмов настроечн
Механизм подачи сварочной проволоки.
Состоит из электродвигателя, редуктора (понижающего число оборотов); системы подающих и прижимающих роликов. Характеризуется типом, диаметром и скоростью подачи проволоки.
Принцип работ
Токоподводящие устройства.
Обеспечивают направление электрода в зону горения дуги и подвод к нему сварочного тока. Причем в аппаратах под флюсом называется мундштук, для аппаратов в среде защитных газов – горелкой.
Механизмы настроечных перемещений электрода.
В общем случае сварочный автомат должен иметь механизмы настроечного перемещения конца электрода вдоль трех осей декартовых координат и его наклона в двух плоскостях, параллельно и перпендикулярно
Устройство для размещения электродного материала.
Выбираются в зависимости от исполнения аппарата и применяемых форм поставки проволоки.
Флюсоаппарыты.
По способу создания потока воздуха делятся на 3 группы:
1. Всасывающие – работают на разреженном воздухе;
2. Нагнетающие – на сжатом воздухе;
3. Смешанные – на одних учас
Самоходные тележки.
Тележки самоходного типа являются одновременно корпусом, на котором крепятся остальные узлы автомата. Существует несколько разновидностей привода тележки. Используется ступенчатое или плавное регул
Системы управления сварочными автоматами.
В течении цикла сварки необходимо выполнить минимум 5 операций:
I – возбуждение дуги.
Существует несколько способов:
а) возбуждение дуги на скорости подач
Роликовые копиры.
Предназначены для направления электродной проволоки по кромкам, разделанным под сварку. Копир состоит из двух или
Сварочные трактора.
Сварочным трактором называется аппарат для автоматической сварки, имеющий две отличительные особенности:
1. При сварке он движется непосредственно по изделию или по легкому переносному рел
Сущность, технология и техника сварки в защитных газах.
Сварочные материалы.
Электродная проволока (см. АСФ)
Неплавящиеся электроды (см. РДС)
Защитные газы.
Инертные: аргон, гелий, азот (редко). Инертные газы применяются для
Параметры режима сварки и их влияние на форму и размеры шва.
1. Диаметр электрода: 0,5¸3,0мм. Фактически: 0,8¸2,5 мм. Зависит от толщины металла и положения соединения в пространстве. С уменьшением dэ повышается устойчивость горения, увеличиваетс
Расчет и выбор параметров режима.
Режим сварки в защитных газах составляет те же параметры, что при АСФ, кроме расхода газа. Устойчивое горение дуги должно обеспечиваться при j=100А/мм2, при этом обычно наступает струйны
Аргонодуговая (АрДС) сварка неплавящимся электродом.
Целесообразная сварка металла 1¸10мм и тавровых соединений с катетом 2 – 8мм, а также заварка корня шва металлов большой толщины. Свариваются низколегированные, высоколегированные стали, Al,
Технология механизированной сварки порошковой и самозащитной проволокой
Сварка порошковой проволокой — дуговая сварка, выполняемая плавящимся электродом из порошковой проволоки.
Сварку порошковой проволокой можно выполнять открытой дугой без дополнительной
Оборудование для сварки в защитных газах
Полуавтоматическая сварка является наиболее распространенной механизированной сваркой. Для неё применяются шланговые полуавтоматы с различными горелками. Специальные полуавтоматы, использующие меха
Газовые сопла.
Газовые сопла служат для направления защитного газа в зону сварки. Форма сопла и его размеры определяют ламинарность газового потока и надежную защиту расплавленного металла сварного соединения.
Система управления.
Рис. 4.7 Блок-схема системы управления сварочным полуавтоматом: 1 – источник питания, 2 – система управ
Газовая аппаратура, применяемая в автоматах для сварки в защитных газах
К газовой аппаратуре, используемой при сварке в защитных газах, относят баллоны, газовые редукторы, подогреватели
Современные сварочные полуавтоматы.
Рассмотрим конструктивные особенности наиболее распространенных типов сварочных полуавтоматов.
Однокорпусные полуавтоматы. Их подающий механизм и система управления размещ
Сущность электрошлаковой сварки
Особенности процесса ЭШС.
1. Отсутствие дугового разряда, что исключает разбрызгивание металла и шлака.
2. Подготовка кромок достаточно проста, требует скоса, что сокращает отходы.
3. За один проход можно
Применение.
Основной областью применения ЭШС является тяжелое машиностроение, где с помощью ЭШС изготавливаются барабаны паровых котлов высокого давления, кожухи доменных печей, станины больших станков, валы г
Соединения и швы.
Регламентируются ГОСТ 15164. Предусматривается три типа соединений: стыковые, угловые, тавровые, начиная с толщины 16 мм. По стандарту обозначается:
ШЭ – электрошлаковая
ШМ – с му
Параметры режима ЭШС и их влияние на форму шва.
1. Ширина зазора (зависит от толщины).
Таблица 5.1 Зависимость ширины зазора от толщины.
S, [мм]
16 – 30
30 – 80
8
Техника электрошлаковой сварки
Электрошлаковой сваркой изготовляют стыковые, угловые и тавровые соединения. Стыковые соединения обычно собирают на П - образных скобах (рис. 5.5), временно привариваемых с одной стороны стыка. Эти
Аппараты рельсового типа
Эти аппараты перемещаются вдоль шва по вертикально установленным рельсам или специальным направляющим, укрепленным на свариваемом изделии параллельно шву. Рельсы или специальные направляющие сна
Аппараты безрельсового типа
Аппараты подвесного типа
В аппаратах этого типа, как правило, отсутствует механизм для сварочного движения, что делает их достаточно простыми и портативными. Обычно в состав таких аппаратов входит механизм подачи электродо
Сущность газокислородной сварки
Горючие газы.При газопламенной обработке (сварке, резке, поверхностной обработке, пайке) в качестве источника теплоты используется газовое пламя — пламя горючего газа, сжигаемого
Технология кислородной резки
Сущность кислородной резки.Кислородной резкой называют способ разделения металла, основанный на использовании для его нагрева до температуры воспламенения-теплоты
Оборудование и аппаратура для газовой сварки и резки
Ацетиленовые генераторы. Ацетиленовым генератором называется аппарат, служащий для получения ацетилена при разложении карбида кальция водой.
Требования безопасности труда при газовой сварке, и резке
Основными источниками опасности при газовой сварке и резке являются:
взрывы ацетиленовых генераторов от обратных ударов пламени, если не срабатывает водяной затвор;
взрывы кислоро
Лучевые способы сварки.
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ СВАРКА (ELs-)
Этот способ сварки основан на использовании энергии, высвобождаемой при торможении потока ускоренных электронов в свариваемых материалах. Преобразование
Границы применимости
Размеры: микроплазменную сварку рекомендуют для металла толщиной s = 0,01—1 мм; сварку сжатой дугой для s = 0,8—25 мм.
Группы материалов: углеродистые, низко- и высоколегированные стали;
Сущность и основы электроконтактных способов сварки.
ЭЛЕКТРОКОНТАКТНАЯ СВАРКА
Точечная сварка
Схема точечной сварки показана на рис, 1, 2.
Сварка вращающимся трансформатором.
Ток подводится к одной стороне детали роликовыми электродами, несущими вращающийся сварочный трансформатор, а сжатие кромок производится боковыми нажимными роликами. Сварка осуществляется непреры
Новости и инфо для студентов