Точечная и электронно-лучевая сварка

Точечная сварка деталей

Точечная сварка является разновидностью контактной сварки. При применении такого метода проведения сварочных работ, соединение деталей происходит по отдельным участкам касания, ограниченным площадью концов окончания электродов, по которым подводится электрический ток и передающие усилие сжатия.

Процесс сварки заключается в следующем, заготовки накладываются друг на друга и зажимаются между двумя стальными электродами с приложенным к ним определенным усилием. После включения питания, электрический ток, величина которого может быть от нескольких единиц до нескольких десятков кА проходит через электроды, свариваемые детали, провода. В результате этого, в месте, где будет производиться сварка, происходит нагрев металла, с последующим его расплавлением. От его выплеска и взаимодействия с воздухом его предохраняет уплотнительный поясок, состоящий из пластически деформированного металла, который плотно прилегает к расплаву.

Когда температура расплавленного металла достигнет необходимых параметров, ток перестает подаваться, в результате чего тепловыделение прекращается и начинается кристаллизация расплава. Поковка может выполняться как с повышенным давлением, так и без его увеличения. После окончания кристаллизации усилие сжатие с электродов снимается. Полученное соединение по своей форме напоминает клепку и называется сварной точкой.

Размеры и структура сварной точки полностью зависят от силы тока, времени в течение которого он подается, размеров и формы применяемых электродов, состояния поверхности свариваемых деталей и силы сжатия. Диаметр сварной точки может быть от 4 до 12мм.

Для того, чтобы нагреть заготовки до необходимой температуры, используются кратковременные импульсы униполярного или полярного тока

Для изготовления электродов, которые применяются в точечкой сварке, в качестве сырья применяют медь или ее сплавы, так как медь обладает высокой степенью электропроводности и теплопроводности.

Точечная сварка, это один из самых распространённых видов контактной сварки. Такую сварку применяют для изготовления деталей для автомобилей, вагонов, самолетов и ряде других отраслей транспортной промышленности.

Большая популярность точечной сварки объясняется тем, что это простой способ, который тем не мене сочетает в себе ряд уникальных возможностей. Благодаря этим возможностям, можно производить сварку металлических листов, толщина которых составляет от 0,01мм до 60мм.

Электронно-лучевая сварка

Существует много способов резки и сварки металлов. Электронно-лучевая сварка относится к одному из них. При таком способе сварки плавление и нагрев металла осуществляется за счет потока высокоскоростных электронов, которые двигаются под воздействием электрического поля в вакууме.

Такой вид сварки производится в специальной камере в вакууме, который получают за счет откачивания воздуха. Пучок электронов, которым и производится сварка металлов, создается в электронно-лучевой пушке.

Катод, находящийся внутри нее, нагревается электрической спиралью и он начинает испускать электроны. Катод окружен специальным электродом, на который также воздействует отрицательный заряд. За счет этого производится фокусировка электронов, которые вылетают из катода в разных направлениях.

На небольшом расстоянии от отрицательного анода располагается ускоряющий электрод с положительным потенциалом. При постоянном столкновении электронов, луч постепенно начинает расширяться. Необходимого размера пучок получают с помощью фокусирующей системы, которая производит фокусировку магнитным полем. Для точного наведения пучка электронов к месту сварки используется отклоняющаяся магнитная система.

В рабочем состоянии скорость электронов может достигать 150 000км/с и даже превышать ее. Поэтому, даже не смотря на то, что электроны имеют маленькую массу, кинетической энергии, которой они обладают достаточно для того, чтобы нагреть и расплавить металл. Создание вакуума помогает решить следующие задачи:

Уменьшить потери кинетической энергии, которая неизменно происходит при столкновении электроном с молекулами воздуха в то время , когда они устремляются к месту сварки.

Защищает металл в месте сварки, когда он находиться в расплавленном состоянии от взаимодействия с внешней средой.

Предотвращает дуговой разряд между анодом и катодом, в тоже время, обеспечивая химическую защиту катода.

Способствует удалению оксидных пленок и улучшает дегазацию сварочной ванны, что положительно сказывается на качестве сварки.

Такой способ сварки применят, когда требуется сварить тугоплавкие и активные металлы, которые очень сильно реагируют на газы находящиеся в атмосфере. В связи с тем, что создать большие вакуумные камеры довольно сложно, то сварку можно производить только деталей небольших размеров. Электронно-лучевая сварка имеет некоторое сходство с производством сварки при помощи лазера.

Сварка тонких листов металла

Производство сварки тонкого металла выполняется постоянным током, который имеет разную полярность, автоматами, где скорость подачи проволоки осуществляется непрерывно. При этом, независимо от колебания напряжения в сети, сила тока, которая необходима для осуществления сварки остается постоянной.

В качестве источников получения сварочного тока используют генераторы постоянного тока с жесткими внешними характеристиками, так как только они способны обеспечить устойчивый процесс сварочных работ. Кроме этого, генераторы, имеющие жесткие внешние характеристики намного экономичнее, чем сварочные генераторы, имеющие крутопадающие характеристики и имеющие высокое напряжение холостого тока. В крайнем случае, для проведения необходимых работ, можно использовать генераторы, которые имеют большую величину тока короткого замыкания.

Качество производимой сварки напрямую зависит от степени подготовки металлических поверхностей. Заготовка тонкого металла производится методом штамповки на прессовых или дисковых ножницах, гильотине или другим доступным способом. Это обеспечивает минимальный зазор между стыкуемыми кромками металла. Сами кромки, а также металлическая поверхность на расстоянии порядка 30см. должна быть хорошо очищена от ржавчины, загрязнений, влаги и краски. Все заусеницы должны быть зачищены, а поверхность должна быть идеально гладкой.

Сварка стыка тонких металлов производится на весу с образованием двухстороннего шва, с применением флюсомедной или флюсовой подушке, отстающей подкладке.

Для производства сварочных работ изделия собираются на специальных прихватках, длина которых 20-25мм, высота до 1мм, а ширина составляет около 5мм. При этом расстояние между прихватками должно быть 250-300мм. Не рекомендуется размещать прихватки в у отверстий и в местах, где швы пересекаются.

Если при сварочных работах используется флюсовая подушка, то ее ширина и толщина не должны быть меньше 25-30мм. Поджимается флюсовая подушка к изделию при помощи шланга, по которому подается воздух под давлением в одну атмосферу. Применение флюсовой подушке возможно только в том случае, когда толщина шва составляет более 2мм.

Для производства сварки с применением флюсомедной подкладки в медной шине необходимо сделать канавку. Флюс засыпается в канавку до поджатия и укладки свариваемых листов.

Критерии подбора сварочных проволок

Сварное соединение – это вид неразъёмного соединения двух и более деталей. Часто в Интернете можно встретить объявления такого типа: «Фирма предлагает сварочную проволоку всех марок и типов», «Куплю проволоку сварочную».

Что же это такое – сварочная проволока, и для чего она нужна? Ручная электродуговая сварка появилась в девятнадцатом веке, у её истоков стоял российский учёный Николай Николаевич Бенардос.

С тех пор это самый распространённый и наиболее широко применяемый способ соединения деталей из однородного металла. В его основе лежит метод плавления кромок соединяемых деталей с помощью электрической дуги. Уже в середине прошлого века необходимость в повышении качества и производительности сварочных работ привела к появлению полуавтоматической и автоматической сварки.

Полуавтоматический процесс предполагает, что сварку выполняет рабочий, но, вместо электрода, в зону плавления автоматически подаётся проволока. Автоматическая подача позволяет сделать процесс более равномерным, потому что не требуется постоянная замена израсходованного электрода на новый. Функцию обмазки традиционного электрода при этом выполняют специальные газы, защищающие сварной шов от воздействия атмосферы и стабилизирующие дугу.

Автоматическая сварка производится роботизированными установками по специально составленной программе. Особенно эффективно использование сварочных автоматов на конвейерных сборочных участках. Тут наибольшее применение находит порошковая сварочная проволока, которая не требует защитной газовой среды, так как специальный порошок содержится внутри неё.

Ещё одно назначение сварочной проволоки – изготовление электродов для ручной электросварки.

Для достижения высокого качества сварного шва необходимо тщательно следить за чистотой поверхности сварочной проволоки. Также высокие требования предъявляются к соединяемым поверхностям – они должны быть предварительно очищены от грязи и ржавчины. Сварочная проволока поставляется, в зависимости от диаметра, в виде бухт или стержней.

Существует множество видов сварочной проволоки в зависимости от назначения:
• для сварки стали (Св08Г2С-О)
• для алюминиевых сплавов (AWS A5.9: ER 308LSi )
• для нержавеющей стали (Св-08Х20Н9Г7Т)
• самозащитная порошковая проволока, не требующая внешней газозащитной среды
• газозащитная порошковая проволока (E71T-1-H8/E71T-9-H8)

Электроды

Применение дуговой сварки при проведении сварочных работ невозможно без использования электродов. Электрод представляет собой стержень длиной 450мм., для изготовления которого использовали проволоку необходимого диаметра с нанесением на ее поверхность специального покрытия для усиления ионизации, которая защищает от вредного воздействия внешней среды.

Выбор необходимого электрода для проведения работ напрямую зависит от марки стали, ее толщины, условий, при которых будут производиться работы, пространственно расположения свариваемых деталей.

Подразделяются электроды на несколько групп, в зависимости от их назначения и имеют специальные буквенные обозначения:

Маркировка «У», говорит о том, что такой электрод подойдет для работы с конструкционной, углеродистой и низколегированной стали. При этом сопротивление внутреннего разрыва должно быть в пределах 600Мпа.

Буква «Л» означает, что электрод пригоден для работы с конструкционной легированной сталью при сопротивлению разрыву уже выше 60Мпа.

«Т» - это означает, что можно производить работы с легированной теплоустойчивой сталью.

«В» в маркировке означает, что такой электрод пригоден для проведения сварочных работ с высоколегированной сталью обладающей особыми свойствами.

«Н» - такой электрод служит для наплавки металла на обрабатываемую поверхность.

Цифры, которые присутствую на маркировке – это предел прочности шва, которая гарантируется после проведения необходимых сварочных работ.

Классификация электродов производиться и по виду их покрытия.

Покрытие может быть рутиловым, целлюлозным, основным, кислым, смешанного вида. Кроме этого, в зависимости от толщины шва, который необходим, покрытие на электроде может быть тонким, толстым, особо толстым и средним.

Выбор электродов, которые необходимы для проведения той или иной работы, очень велик. Поэтому, если вы проводите сварочные работы при строительстве собственно дома, то очень важно не ошибиться при выборе правильного типа электрода. Если работы производит профессиональный сварщик, то опираясь на многолетний опыт, он выберет правильный тип электрода. Особенно это касается работ, где от качества их проведение зависит безопасность проживание. Это касается монтажа несущих конструкций или обустройства кровли. Неправильный выбор электрода может привести к тому, что наложенный шов не выдержит нагрузки и конструкция обвалиться.