Какие условия необходимы для получения сварного соединения?

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов, сплавов и

Какие условия необходимы для получения сварного соединения?

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов, сплавов и других однородных или разнородных материалов в результате образования атомно-молекулярных связей между частицами соединяемых заготовок.

Для получения сварного соединения требуется сблизить соединяемые поверхности на расстояния, в пределах которых начинают действовать межатомные силы сцепления, и создать необходимые для возникновения межатомных или межмолекулярных связей условия: определенные температуру, время контакта и качество поверхности. Указанные условия реализуются различными способами сварки путем энергетического воздействия на материал в зоне сварки. Энергия вводится в виде теплоты, упруго-пластической деформации, электронного, ионного и других видов облучения. В результате поверхностные атомы свариваемых материалов (металлов и кристаллических неметаллических материалов) образуют общие для соединяемых заготовок кристаллические решетки, а на поверхности пластмасс происходит объединение частей молекулярных цепей. Прочность и другие свойства сварных соединений определяются свариваемостью материалов.

Свариваемость — свойство материалов образовывать при установленной технологии сварки сварные соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Свариваемость определяется типом и свойством структуры, возникающей в сварном соединении при сварке. При сварке однородных металлов и сплавов в месте соединения, как правило, образуется структура, идентичная или близкая структуре заготовок. Этому случаю соответствует хорошая свариваемость материалов.

При сварке разнородных материалов в зависимости от различия их физико-химических свойств в месте соединения образуется твердый раствор с решеткой одного из материалов либо химическое или интерметаллидное соединение с решеткой, резко отличающейся от решеток исходных материалов. В этом случае материалы относятся к категории удовлетворительно или плохо сваривающихся.

По методу объединения поверхностей соединяемых заготовок различают способы сварки плавлением и давлением.

Сварка плавлением осуществляется местным расплавлением кромок свариваемых заготовок (при необходимости присадочного материала) с образованием общей сварочной ванны расплавленного материала, после затвердевания которой образуется соединение в виде сварного шва. К сварке плавлением относятся: дуговая сварка, электрошлаковая, газовая, плазменная, лучевая и др.

Сварка давлением осуществляется путем совместной пластической деформации соединяемых заготовок при температуре ниже температуры плавления. В процессе деформации происходит разрушение окисных пленок и частичное удаление их из зоны контакта. В результате обеспечиваются плотный контакт между заготовками и условия для возникновения межатомных связей. К сварке давлением относятся: контактная, газопрессовая, диффузионная, термокомпрессорная, ультразвуковая, взрывом, трением и холодная.

Впервые сварка металлов плавлением была осуществлена в России в конце XIX столетия инженерами Н.Н. Бенардосом и Н.Н. Славяно- вым, предложившими практически пригодные способы сварки с использованием электрической дуги. Н.Н. Бенардос в 1882 г. использовал электрическую дугу для сварки и резки металлов с использованием угольного электрода, Н.Н. Славянов в 1888 г. разработал способ дуговой сварки металлическим электродом.

В 1877 г. в США Томсоном был запатентован способ стыковой сварки сопротивлением, основанный на нагреве поверхностей контакта между заготовками при прохождении электрического тока.

В 1897 г. Н.Н. Бенардос запатентовал устройство для точечной контактной сварки, в котором в качестве электродов были использованы угольные стержни.

Газовая сварка разработана во Франции. В 1895 г. химик Ле-Ша- телье получил ацетиленокислородное пламя, а в 1902 г. инженеры Пикар и Фуше создали промышленные газовые горелки.

Родоначальником автоматической дуговой сварки под флюсом стал академик Е.О. Патон, возглавлявший Институт электросварки АН УССР.

В настоящее время сварка развивается в направлении совершенствования ранее известных способов и разработки новых эффективных способов с применением современных источников энергии, таких как электронный луч, высокотемпературная плазма, ультразвук и т.д. В последнее время для сварки начали применять оптические квантовые генераторы — лазеры. Большое внимание уделяют разработке и совершенствованию способов сварки материала в твердом состоянии без расплавления: холодной, диффузионной в вакууме, термокомпрессорной, взрывом и т.п.

Широкое применение сварки объясняется следующими ее технико-экономическими преимуществами:

  • • экономией металла и ускорением производственного процесса по сравнению с другими способами соединения заготовок (так, замена литых и кованых конструкций на прокатно-сварные позволяет экономить металл до 40—50% от массы изделия);
  • • возможностью получать рациональные конструкции из различных профилей проката;
  • • большим экономическим эффектом при ремонтных работах по исправлению и восстановлению изношенных деталей, а также при исправлении брака литья.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ. Образование сварного соединения

Образование сварного соединения. Определение сварки

Сварочный процесс, как и пайка, направлен на получение монолитного соединения, которое возникает в случае установления связей между атомами свариваемых деталей на границе их раздела, аналогично связям, действую­щим в твердом теле.

В зависимости от основных признаков, которые в данном определении пре­валируют, понятия сварки могут быть различные. Например, сварка определяется как процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании. В данном определении указывается и на физиче­скую сущность процесса, и на технологические принципы его реализации.

Наиболее общим определением процесса сварки является ссылка на его термодинамическую сущность: сварка — это процесс получения монолитно­го соединения материалов за счет термодинамически необратимого превра­щения тепловой и механической энергии и вещества в стыке.

Процесс сварки включает две стадии: образование физического контакта между соединяемыми деталями и возникновение электронного взаимодействия между их поверхностями. Далее происходит развитие диффузионных процессов.

В идеальном случае сварка должна происходить после того, как соеди­няемые поверхности сблизились на межатомные расстояния. На рис. 22.1 показано, каким образом изменяются межатомные силы взаимодействия (притяжения и отталкивания), а также потенциальная энергия по мере сбли­жения атомов. Как видно, на первой стадии сближения силы притяжения Рпр больше сил отталкивания Рот (1, а). Затем начинается процесс вза­имного перекрытия элек­тронных оболочек ато­мов и наблюдается рез­кое возрастание сил от­талкивания. При си­лы притяжения и отталки­вания сравняются. В даль­нейшем сближение атомов будет сопровождаться ин­тенсивным возрастанием сил отталкивания.

Рис. 1. Характер изменения сил взаимодействия (а) и потенциальной энергии (б) при сближении атомов.

В идеальном случае атомы после некоторых колебательных движений должны самопроизвольно установиться на расстояние , когда .

В этот момент величина потенциальной энергии системы W будет мини­мальна, что характерно для устойчивого равновесия (рис. 1, б). Стремле­ние системы к минимуму свободной энергии соответствует второму закону термодинамики, а минимум потенциальной энергии Wв – энергии ван-дерваальсовой связи. Если энергию поверхности монокристалла принять за Wп, то после соединения монокристаллов между ними устанавливается одна по­верхность раздела с энергией Wв. Эта энергия меньше суммарной энергии двух поверхностей, т. е. Wв

Рассмотренная схема образования монолитного соединения при сварке, не противоречащая второму закону термодинамики, возможна, однако, при наличии некоторой энергии активации, а не только в результате сближения соединяемых поверхностей. Поэтому в любом случае для сварки обязательно потребуется за­тратить энергию активации Wп, например в виде теплоты (термическая актива­ция) или упругопластаческой деформации (механическая активация).

Читайте также  Что такое подрез в сварке?

Образование монолитного соединения в реальных условиях затруднено из-за наличия на поверхностях деталей микронеровностей, оксидных пленок, адсорбированных газов, различного рода загрязнений.

В зависимости от характера вводимой энергии все сварочные процессы (сварку, пайку, резку) можно отнести к термическим (Т), термомеханиче­ским (ТМ) и механическим (М) методам.

При термических методах сварки с помощью внешнего источника нагрева кромки расплавляются, образуя так называемую сварочную ванну. Расплавление металла способствует его объединению в единое целое.

После прекращения поступления теплоты к сварочной ванне (удаление источника теплоты или его отключение) происходит быстрое охлаждение и последующая кристаллизация расплавленного металла при максимальном теплоотводе в стенки ванны. Процесс кристаллизации заканчивается образованием монолитного шва, который связывает свариваемые детали в единое целое. Аналогично при пайке вследствие кристаллизации припоя, запол­няющего зазор между деталями и смачивающего нагретые поверхности, об­разуется паяное соединение.

При механических методах сварки необходимо приложить давле­ние, под влиянием которого в месте сварки возникают значительные упруго-пластические деформации, вызывающие разрушение оксидной пленки, смя­тие микронеровностей, обеспечение физического контакта и образование между атомами прочных связей, соответствующих связям при расстоянии между ними, равном параметру кристаллической решетки.

При термомеханических методах сварки металл в месте соеди­нения деталей нагревается от внешних источников теплоты до температуры плавления или пластического состояния. Нагревание позволяет снизить удельное давление, уменьшить величину минимальной относительной де­формации, необходимой для сварки.

Особенности применения сварки плавлением и давлением

Различия в способах образования монолитного соединения при сварке плавлением и давлением в определенной степени определяют подход к их выбору при изготовлении сварных конструкций.

Методы сварки плавлением получили широкое распространение благо­даря их преимуществам по сравнению с другими методами:

1) возможностью сварки в монтажных и цеховых условиях;

2) разнообразием применяемых типов соединений;

3) возможностями сварки конструкций различных габаритов;

4) широким диапазоном свариваемых толщин металла – от нескольких микрометров, например при сварке световым лучом, до 1 м и более при электрошлаковой сварке;

5) возможностью изменения химического состава наплавленного метал­ла. При сварке можно изменить химический состав наплавленного металла, применяя сварочные проволоки различных марок и внося легирующие эле­менты в электродное покрытие или флюс. Это широко используется при сварке низколегированных и легированных сталей;

6) возможностью сварки швов в любых пространственных положениях.

Сварка плавлением, однако, имеет ряд недостатков.

1. Кристаллизация металла шва протекает при растягивающих напряже­ниях, что является одной из причин образования трещин.

2. Необходима защита металла шва от воздействия атмосферы. Если не при­нимать каких-либо мер по его защите, то наплавленный металл будет иметь по сравнению с основным весьма низкие механические свойства, прежде всего пла­стичность. Создание шлаковой и газовой защиты, применение вакуума умень­шают влияние атмосферы на металл или исключают его полностью.

3. Возможно образование (особенно при сварке разнородных металлов) в наплавленном металле хрупких интерметаллических включений, ликвации примесей в шве. Степень ликвации, как и само число включений в металле, а также их расположение в шве, влияю, на прочность сварных конструкций. Примеси часто являются причиной возникновения трещин при сварке.

4. Образуются напряжения и деформации при сварке.

5. Изменяется структура основного металла под влиянием нагрева при

Методы сварки давлением (термомехаиические и механические) имеют определенные преимущества во сравнению с методами сварки плавлением.

Применение способов сварки давлением значительно расширило диапа­зон свариваемых материалов, в том числе разнородных металлов, а также неметаллических материалов, исключило в ряде случаев возникновение при сварке трещин, пористости, способствовало уменьшению деформаций свар­ных узлов. Важным является тот факт, что сварка давлением вызывает менее значительные изменения основного металла,чем сварка плавлением, хотя упругопластические деформации, необходимые при сварке без нагрева, при­водят к некоторому физическому упрочнению металла шва и прилегающих к нему участков. В результате ухудшается пластичность металла, что следует учитывать при назначении конструктором механических методов сварки.

Термомеханические и механические методы легче механизировать и ав­томатизировать, при большинстве из них достигается высокая производи­тельность. Все это предопределило достаточно широкую область примене­ния способов сварки давлением.

В то же время некоторые особенности указанных технологических про­цессов, связанные в основном с необходимостью использования при сварке давления, ограничивают их применение в ряде конструкций.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лахтин Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение: учебник для машиностроительных вузов – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1980. – 493 с.

2. Фетисов Г.П., Карпман М.Г., Матюнин В.М. и др. Материаловедение и технология металлов – М.: Высшая школа, 2001. – 640 с.

ФОРМИРОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ. ПРИ ТОЧЕЧНОЙ И ШОВНОЙ СВАРКЕ. § 1. УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Необходимое и достаточное условие образования сое­динения при точечной и шовной сварке — образова­ние общей зоны расплавленного металла или ядра заданных размеров. Формирование соединений при то­чечной (рельефной) и шовной сварке происходит в зна­чительной мере по единой схеме, которая представляется состоящей из трех этапов.

Первый этап (рис. 2.1) начинается с момента включения тока и характеризуется образованием электрического контакта, нагревом и расширением твердого металла, при­водящим к увеличению зазоров и вытеснению под дей­ствием сварочного усилия металла в зазор и образованию уплотняющего ядро пояска.

Второй этап отличается дальнейшим увеличением пло­щади контактов, возникновением и ростом расплавлен­ного ядра до установленного (номинального) для данной толщины деталей диаметра йя„оы. На этом этапе про­исходит дробление и перераспределение поверхностных пленок в жидком металле и продолжаются процессы пластической деформации и расширения металла.

Третий этап в большинстве случаев начинается с мо­мента выключения тока и характерен охлаждением и кристаллизацией металла.

Основные процессы, обеспечивающие получение соеди­нения, приведены на рис. 2.2. Степень пластической деформации нагретого металла во внутренний зазор отно­сительно невелика и не обеспечивает удаление окисных пленок с поверхности контакта деталь—деталь. Тем не менее указанная деформация относится к основным процессам. Ее роль в формировании соединений сводится к получению необходимой площади электрического кон­такта, образованию вокруг ядра уплотняющего пояска из твердого металла, который препятствует выдавлива­нию (выплеску) жидкого металла из ядра и защищает его от взаимодействия с окружающей атмосферой. Изме-

Рис. 2.1. Этапы формирования соединения (/—III)

Рис. 2.2. Схема образования соединений при точечной и шов­ной сварке

ИКІКГ:] Иі’ГО ПОПІ К>ХН! ЧИ?>! в

нение усилия дает возможность управлять процессами кристаллизации и влияет на величину остаточных напря­жений.

Опыт показывает, что поверхностные пленки (окислы, слои плакировки), как правило, более тугоплавкие, чем основной металл (исключение составляют окислы железа), полностью разрушаются и перераспределяются лишь в жидком металле. Этот процесс — один из основных,

Рис. 2.3. Макроструктура ядра со следами перемешивания металла. Сплав ВЖ98 с прокладкой из 12Х18Н9Т (светлая деталь). Время сварки 0,12 с, процесс остановлен через 0,06 с

так как он способствует удалению поверхностных пленок, мешающих взаимодействию в жидкой фазе.

Разрушение и удаление указанных пленок в жидком металле происходит под действием определенных сил. Существует гипотеза, что эти силы имеют в основном электродинамическую природу. Действие этих сил приводит к интенсивному перемешиванию жидкого металла и вы­равниванию состава ядра при сварке разнородных ме­таллов. Следы перемешивания можно обнаружить по шлифам лишь на ранней стадии процесса, например в на­чале второго этапа (рис. 2.3). Локальный анализ состава ядра микрорентгеноспектральным методом показывает в этом случае крайне неравномерное распределение эле­ментов по сечению ядра.

Читайте также  Сварка горизонтального шва на трубе

Действие электродинамических сил может быть пред­ставлено следующим образом. В результате взаимодей­ствия тока с его собственным магнитным потоком при постоянной плотности тока (/„) на расстоянии г от оси г

Рис. 2.4. Схема определения электродинами­ческих сил в жидком ядре и эпюры распре­деления плотности тока, сил F/ и давления в расплаве по осям гиг

в элементарном объеме dV (рис. 2.4) действует элемен­тарная сила:

где |ха — абсолютная магнитная проницаемость среды.

Электродинамические силы — объемные силы — ма­ксимальные на периферии и снижающиеся до нуля в центре ядра. В результате действия этих сил в расплаве проис­ходит распределение давления по параболическому за­кону:

Как правило, литое ядро имеет форму эллипсоида, поэтому для принятой схемы давление в центре макси — 2*

малыш (например, при точечной сварке деталей из сплава АМгб толщиной 2 — J- 2 мм это. давление достигает 150 кгс/см2). На границе ядра оно снижается до нуля. Такое распределение давления вызывает циркуляцию жидкости от центра к периферии. Находящаяся в рас­плаве нерастворимая частица испытывает элементарную силу от градиента давления:

где Арг — градиент давления на частицу объемом dV4, вызванный разностью давлений в сечениях lull (рис. 2.5).

Плавление металла в объеме ядра протекает неравно­мерно. В расплаве, особенно в начальной стадии, могут присутствовать отдельные нерасплавленные металличе­ские блоки, частицы пленки и плакировки с различными температурой и электропроводностью. Поэтому на ранней стадии формирования ядра плотность тока в нем не постоянна. Плотность тока в частице /„ может отличаться от плотности тока в расплаве. Если /ч > /0, то на частицу действует дополнительная сила dFJt которая при опре­деленных условиях может быть больше силы dFp и тогда происходит перемещение частицы в центр ядра. Если же /ч ТЕХНОЛОГИЯ. И ОБОРУДОВАНИЕ. КОНТАКТНОЙ СВАРКИ | Олег Малолетников | 13.02.2016

Технология получения качественного сварного соединения

Итак, при сварке происходят следующие процессы:

нагрев до высоких температур и охлаждение металла кратковременно и неравномерно;

структурные изменения основного металла;

образование различной структуры основного металла и металла шва;

получение химического состава металла шва отличающегося от основного металла.

Поэтому при составлении технологии получения качественного сварного соединения необходимо учитывать:

использование плавящихся электродов с необходимым набором химических элементов;

проведение тщательной обработки кромок изделий от ржавчины, окалины и прочих загрязнений, являющихся источником дополнительных химических элементов, которые могут вступить в химические реакции при сварке;

проведение предварительного и сопутствующего нагрева деталей с целью удаления лишних химических элементов;

учитывать род тока и полярность в режимах сварки;

использовать защитную среду для сварочной дуги.

Для выполнения сварочных работ необходимо организовать рабочее место сварщика (сварочный пост) (рис.8)

1 Сеть электропитания; 2.Рубильник; 3.Источник питания дуги (источник тока); 4.Сварочные провода; 5. Электродержатель или сварочная горелка; 6.Сборочно-сварочные приспособления; 7.Спецодежда для сварщика.

Для возбуждения и стабильного горения дуги используют различные источники тока:

сварочные трансформаторы — источники переменного тока;

сварочные генераторы и выпрямители — источники постоянного тока.

К источникам тока для ручной дуговой сварки предъявляются следующие требования:

Напряжение холостого хода должно быть в 2-3 раза выше напряжения дуги для облегчения зажигания дуги. В то же время оно должно быть безопасным для сварщика и не превышать 80 В для источников питания переменного тока и 90 В — постоянного тока.

Ограничение тока короткого замыкания. Отношение тока короткого замыкания к сварочному току находится в интервале 1,1 ? 1,5.

Сохранение постоянной проплавляющей способности дуги (т.е. колебания длины и напряжения дуги не должны приводить к значительным изменениям сварочного тока).

Время восстановления напряжения от короткого замыкания до зажигания дуги должно быть коротким (сотые доли секунды).

В связи с указанными требованиями в источниках тока для ручной дуговой сварки применяется крутопадающая характеристика.

Рис. 9. Пересечение крутопадающей характеристики источника с вольт-амперными характеристиками дуг длиной L1 , L2 и L3

Устойчивое горение дуги при сварке возможно при условии пересечения статической характеристики дуги с внешней характеристикой источника тока в рабочей точке (например в точке А) (рис.8), с тем чтобы напряжение дуги равнялось напряжению источника питания. Во время горения дуги и переноса электродного металла на за готовку длина дуги L изменяется, вольт-амперная характеристика дуги меняет свое положение в интервале от В до С, вследствие чего происходит изменение значений напряжения и сварочного тока. Устойчивое горение дуги будет тогда, когда при случайном отклонении от рабочего режима (точки А) режим сварки быстро восстановится. Например, при уменьшении дуги до L3 (точка С) ток возрастает до I3 , электрод быстро оплавится из-за увеличения тока и восстановится рабочая длина дуги L1.

При дуговой сварке чаще всего применяют сварочные трансформаторы, так как они проще в эксплуатации, долговечнее и обладают более высоким К.П.Д. На рис10а., приведена схема сварочного трансформатора СТЭ, состоящего из двух отдельных частей: понижающего сварочного трансформатора (1) и дросселя (2). Первичная обмотка (7) трансформатора включается в сеть; один конец его вторичной обмотки (8) подключается к сварочному столу (6) или к свариваемой детали, второй конец к обмотке (9) дросселя (2), а она, в свою очередь, подключается к электрододержателю (4). Трансформатор (1) снижает напряжение сети до 60 — 70 В, а дроссель (2) служит для получения падающей характеристики и регулирования величины сварочного тока. При прохождении переменного тока через обмотку дросселя в ней возникает ЭДС самоиндукции, направленная противоположно основному напряжению. В результате падения напряжения на дросселе сварочный трансформатор получает падающую внешнюю характеристику. Сердечник дросселя имеет подвижную часть, которая при вращении рукоятки (3) перемещается, изменяя величину регулируемого воздушного зазора ?др. Увеличение зазора уменьшает индуктивное сопротивление дросселя, тем самым, увеличивая значение сварочного тока.

Рис.10 а) схема сварочного трансформатора СТЭ

Более совершенной является конструкция сварочного трансформатора ТД (рис. 10 б.). Первичная обмотка 7, состоящая из двух катушек, расположена на двух стержнях общего сердечника 1. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно в нижней части сердечника. Вторичная обмотка 8, также состоящая из двух катушек, расположена на расстоянии от первичной. Вторичная обмотка — подвижная и может перемещаться по сердечнику с помощью винта 3, находящегося на крышке трансформатора. Сварочный ток регулирует изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками.

Рис. 10 б) схема сварочного трансформатора ТД

При сближении вторичной и первичной обмоток магнитный поток рассеяния и индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает. При удалении вторичной обмотки от первичной магнитный поток рассеяния растет (индуктивное сопротивление увеличивается) и сварочный ток уменьшается. Для того, чтобы обеспечить широкие пределы регулирования величин сварочного тока, в трансформаторах предусмотрена возможность переключения обмоток с параллельного (получаются максимальные токи) на последовательное соединение (минимальные токи), чем создаются две ступени (два диапазона) регулирования тока.

Но постоянный ток предпочтительнее в технологическом отношении: — при его применении повышается устойчивость дуги, улучшаются условия сварки, качество сварных соединений и т.д., поэтому используют другие конструкции источников тока, а именно — сварочные генераторы и выпрямители.

Читайте также  Синие электроды для сварки для чего?

Рис. 11. Виды ручной дуговой сварки

Схема сварки металлическим покрытым электродом

Рис. 12. 1. сварочный шов, 2. шлаковая корка; 3. защитная газовая атмосфера; 4. электродное покрытие (обмазка); 5. электродный стержень; 6. электрическая дуга; 7. капли электродного металла; 8. сварочная ванна; 9. основной металл (заготовка).

Требования к сварным соединениям.

1.Свойство сварного шва должно быть идентичным или близким к свойствам основного материала.

2.При соединении различных по свойствам материалов, свойства сварного шва должны быть не ниже свойств свариваемого материала (менее прочного).

Основные виды сварки.

1. Диффузионная

Осуществляется без расплавления металла в вакууме 10 -3 –10 -7 мм рт.ст. при давлении на сопрягаемые детали Р=0,1–2,0 кгс/мм 2 , с нагревом деталей до Тн =0,7tпл, с выдержкой t=20мин. Обеспечивается прочное, надежное соединение деталей).

2.Ядерная

На поверхность сопрягаемых деталей наносится паста из лития и бора, которая является своеобразным клеем, и облучается нейтронами. Происходит ядерная реакция с выделением большого количества тепла)

Недостаток: нельзя сплавлять детали из материалов, которые становятся радиоактивными при облучении нейтронами.

3. Сварка плавлением

4. Контактная сварка

в) оплавлением в стык.

5. Ультразвуковая сварка.

Можно сваривать биологические объекты (например — кости)

Необходимые условия для получения качественного сварного шва:

2)Правильный выбор метода сварки, с учетом материала и конструкции

3)Исправное оборудование и правильный выбор режима сварки.

4)Использование технологических методов, снижающих сварное напряжение (подогрев свариваемых деталей, выбор последовательности наложения швов и др.)

5)Правильный выбор места т/о при сварке

6)Автоматизация и механизация сварочных работ.

Свариваемость – это способность материалов образовывать непрерывные соединения, путем установления между ними металлической связи.

Физическая свариваемость — ею обладают материалы, которые имеют:

1) одинаковые кристаллические решетки

2) близкие (в пределах 20%) атомные радиусы

3) сходные электро-химические свойства

Этим условиям удовлетворяют материалы, имеющие неограниченную растворимость друг в друге в жидком и твердом состоянии.

К ним относятся:

Технологическая свариваемость – способность материалов обеспечивать заданное свойство соединений при сварке не только химически чистых элементов, но и промышленных конструкционных материалов.

Пайка:

Применяется для получения прочных герметичных соединений из листового материала железа, меди, латуни и др.

Пайка может осуществляться:

1) с твердыми припоями (Ag) с tплавления > 500°С

2) мягкими припоями (медно-цинковые, оловянисто-свинцовые) с tпл >400°С

Клеевые соединения.

Выполняются как правило в нахлестку.

— отсутствие или незначительная величина технологических напряжений

— лучше сварки и пайки переносят вибрации

— низкая прочность на отрыв

— необходимость нагрева для отвердевания большинства клеев

— отсутствие надежных способов контроля качества склеивания

— некоторая токсичность клеев

Склеивание основано на когезии и адгезии, а также на основе адсорбционных связей.

На прочность клеевого соединения влияют равномерность загружающих напряжений, степень адгезии, степень изменения физико-химических свойств клея от условий работы изделия и толщины слоя клея.

Требования к клеевым соединениям.

1) Клей должен обладать простой технологией склеивания и сохранять жизнеспособность в течении не менее 2-х часов после его приготовления.

2) клеевые соединения металлов должны обладать хорошей выносливостью, стойкостью к старению и длительным нагрузкам в интервалах температур от -60°С до +80°C.

В настоящее время имеются клеи, которые сохраняют свойства сварного шва до температуры 350°С.

3) клей должен обеспечивать непрерывность клеевого шва при зазоре до 1 мм.

В качестве клея применяют полимеры на бутварно-фенольной основе (клей БФ-2, БФ-6), на основе эпоксидных смол – эти клеи хорошо полимеризуются без существенной усадки при нормальной температуре.

Контроль клеевых соединений.

Заклепочные соединения:

Применяются в деталях, испытывающих вибрации.

Применяют заклепки со сферической головкой (а), потайной головкой (б), плоской головкой (в), полупотайной головкой (г) и трубчатые (д).

где Ф – форма закладной головки

d – диаметр стержня заклепки

s – предел прочности стержня заклепки

Сборка неподвижных разъемных соединений:

1. Резьбовые соединения (РС):

РС при сборке машин занимают 15-20% от общего количества соединений. Это объясняется их простотой, надежностью, возможностью многократной сборки, разборки и удобством регулирования.

1. для обеспечения неподвижности и прочности

2. для обеспечения герметичности и прочности

3. для правильного соединения и ориентации сопрягаемых деталей

4. для регулирования правильного относительного положения детали

Под действием рабочих напряжений болт удлиняется на величину l, которая определяется по формуле Гука:

где Р – рабочее усилие

Е – модуль упругости

F – площадь поперечного сечения болта

Чтобы исключить появление зазоров соединений из-за удлинения болта, выполняют предварительную затяжку болтового соединения, усилие которого определяется по формуле:

где Ед – модуль упругости детали

Fд – площадь поперечного сечения детали

Под действием усилий затяжки болт удлиняется на величину lзат :

В случае затяжки болтов, расположенных по контуру для исключения переноса и обеспечения герметичности (например крепление крышек или стыков) затяжка осуществляется в определенной последовательности.

2. Неподвижные разъемные соединения (шпоночные и шлицевые соединения)

Неподвижные разъемные соединения, кроме болтовых соединений могут выполняться с помощью шпоночных и шлицевых соединений.

Шпонки могут быть:

а) с клиновой головкой для забивания и др.

Преимущества шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:

— более высокая точность центрирования;

— более высокая цена.

Кроме шпоночных и шлицевых соединений есть и посадки по конусам.

Сборка узлов с ПК

Общие хар-ки ПК:

Все П делятся на ПК и ПС.

1. малый коэф-нт трения

2. большая грузоподъемность

3. простота монтажа и обслуживания

4. малый расход смазки

«-« – 1. Меньшая долговечность при больших частотах вращения и нагрузках по сравнению с ПС

2. большой наружный диаметр

3. ограниченные возможности восприятия ударных нагрузок

классификация ПК:

-по форме тел качения: шариковые, роликовые, цил-ские (короткие и длинные), игольчатые, бочкообразные, конические, витые.

— по числу рядов тел качения:

— однорядные, двухрядные, четырехрядные

— по способу компенсации переноса вала:cамоустанавливающиеся, несамоуст-ся

— по восприятию нагрузки: радиальные, упорные, радиально-упорные

— по радиальным размерам при постановке по внутреннему посадочному диаметру:

сверхлегкие, особолегкие, средние, тяжелые

-по ширине: узкие, нормальные, широкие, особоширокие

посадка ПК:

ПК яв-ся узлами с полной внешней взаимозаменяемостью.

Основными присоединительными пов-ми ПК, по которым они монтируются на вал и в корпус яв-ся:

1.отверстия во внутреннем кольце рад-ного, рад-но-упорного ПК, тугое кольцо упорного ПК

2.наружная пов-сть наружного кольца рад-ного, рад-но-упорного ПК, свободное кольцо упорного ПК.

Стандартные рекомендованные ЕСДП посадки мало пригодны для посадки ПК, так как они имеют очень широкие колебания полей допусков.

Основная сис-ма допусков и посадок прим-ся только собственно для вала и отверстия в корпусах для посадки.

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 285 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Оцените статью
Добавить комментарий