Zavarivanje: metode i oprema za zavarivanje. Zavareni spojevi

Postupak zavarivanja pomaže u razmišljanju kroz korištenje materijala u proizvodnom procesu, a također značajno štedi vrijeme provedeno. Istodobno, mehanizacija i automatizacija napreduju velikim koracima, produktivnost se povećava, a radni uvjeti radnika postaju bolji.

Što je zavarivanje

Zavarivanje je progresivni tehnološki proces koji vam omogućuje da dobijete sve-u-jednom spojeve dijelova, kao i stvoriti strukture visoke operativne kvalitete. Prednosti zavarenih spojeva omogućuju njihovo neprestano nanošenje za izradu različitih vrsta konstrukcija.

Znanstveni i tehnički napredak ne stoji, u njega je uključeno i zavarivanje. Metode zavarivanja se šire, primjenjuju se svi novi tipovi. Primjerice, danas u mikroelektroniki postoji mogućnost zavarivanja dijelova debljine nekoliko mikrometara, au teškom strojarstvu - dijelova debljine nekoliko metara. S obzirom na to da se u proizvodnji koriste ugljični i niskolegirani čelici, sve se više koriste posebne metode zavarivanja specijalnih legura, lakih legura i onih na bazi titana, molibdena, cirkonija i drugih metala. Progresivnost metoda zavarivanja i njihova vrsta utječu na kvalitetu gotovih proizvoda, kao i na učinkovitost cjelokupne proizvodnje. Istodobno, ne zaboravljaju na opremu za zavarivanje metala - velika se pozornost pridaje njenom stvaranju i opremanju.

Kontinuirano kompliciranje konstrukcija i rast volumena zavarivanja zahtijeva stalnu tehnološku prekvalifikaciju proizvodnje, tj. Poboljšanje njenog intenziteta rada, ekonomskih pokazatelja, mehanizacije i automatizacije.

Što su zavareni spojevi

Obično, da bi se dobila složena struktura, potrebno je međusobno kombinirati pojedine elemente: dijelove, jedinice, komponente. Ove udruge uključuju odvojive ili ne-odvojive veze.

Nerastavljivi spojevi, kod kojih je primijenjeno ručno zavarivanje, nazivaju se zavareni spojevi. U pravilu, na taj način pričvrstite metalne proizvode. Ali zavareni spojevi se također koriste za nemetalne dijelove - plastiku, keramiku ili kombinaciju ta dva.

Za dobivanje zavarenog spoja nisu potrebni dodatni spojni elementi (zakovice, obloge). Spoj je ovdje načinjen od unutarnjih sila sustava, tj. Atomi metala dvaju dijelova tvore jedan s drugim. Ioni i elektroni međusobno djeluju, stvarajući metalnu vezu.

Da bi se dobio zavareni spoj, nije dovoljno samo držati dijelove zajedno - potrebna im je dodatna energija, pomoću koje će atomi prevladati energetsku barijeru. Tu energiju dobivaju pri zavarivanju toplinskom ili mehaničkom aktivacijom. Stoga je za dobivanje zavarenih spojeva potrebno spojiti dijelove i primijeniti aktivacijsku energiju.

Vrste zavarivanja

Od vrste aktivacije na kojoj se temelji zavareni spoj razlikuju se glavne metode zavarivanja: taljenje i tlak.

U prvom pogledu, spojeni rubovi dijelova se rastapaju pomoću izvora topline. Na takvim se površinama pojavljuje tekući metal. Kada se stapa s masom, ispostavlja se kupka za tekuće zavarivanje. Zatim se varova za zavarivanje ohladi, tekući metal postaje čvrst i ispada zavareni šav.

Tlačno zavarivanje je kontinuirana ili povremena plastična deformacija rubova metalnih dijelova. Pomoću plastične deformacije lakše se i brže uspostavljaju interatomske veze u dijelovima koji se spajaju. Kako bi se ubrzao proces, tlak i toplina se koriste tijekom zavarivanja.

Zavarivanje pod pritiskom, njegove metode

Što je ovaj tip, opisali smo gore, sada razmatramo metode zavarivanja metala pod tlakom:

Kontaktno zavarivanje . Ovdje se dijelovi zagrijavaju toplinom, koja se formira u dijelovima za zavarivanje kada se kroz njih prolazi struja. Nakon što su se dijelovi lagano zagrijali ili rastopili, stisnuli su se. Tako se događa zavarivanje. Načini zavarivanja: kundak, ušica, šav.

Kada je sučeono zavarivanje, dijelovi su učvršćeni strujnim nosačima, krajevi su spojeni i struja zavarivanja se pokreće. Na mjestima stezaljki dijelovi se zagrijavaju, a zatim se komprimiraju. Tako ispada vara. Ova metoda se uglavnom koristi kod spajanja cijevi i dijelova s ​​kompaktnim presjekom. Metode zavarivanja cijevi mogu biti različite, ali to se smatra glavnim.

U točkastom zavarivanju dijelovi se spajaju pomoću pojedinačnih točaka. Ova metoda je pričvršćena limenim dijelovima. Ploče za zavarivanje se slažu i komprimiraju pomoću bakrenih cilindričnih elektroda aparata za zavarivanje. Nakon toga, neka struja. Tako se ispostavlja točkasti zavar. Takva se veza provodi brzo i učinkovito.

Zavarivanje se također koristi za spajanje metalnih dijelova. Ovaj tip zavarivanja sličan je prethodnom, samo u ovom slučaju elektrode su bakreni diskovi koji se kotrljaju duž zavarenih rubova. Struja s takvim spojem mora se pokrenuti povremeno. Sam konac je vrlo jak i zategnut.

Ultrazvučno zavarivanje je druga vrsta. Temelji se na kombiniranom djelovanju na zavarene metalne dijelove ultrazvučnih vibracija i tlačne sile. Posebni ultrazvučni generatori pretvaraju električnu energiju u mehaničku. Kada se prijavljuju dijelovi za zavarivanje mehaničke vibracije vibracija počinje s ultrazvučnom frekvencijom. Ova vibracija uzrokuje trenje, uz pomoć koje se površine zagrijavaju, zatim dolazi do kompresije - i veza je spremna. Ova metoda se koristi za lijepljenje tankih metalnih dijelova ili kod zavarivanja nemetalnih proizvoda (plastike).

Zavarivanje trenjem . Ova metoda uključuje trljanje dijelova za zavarivanje prije grijanja. Nakon toga se dijelovi u plastičnom stanju komprimiraju i formira se spoj. Takvo se zavarivanje koristi kada se izradi kompozitni alat (bušilice, rezači, razvrtači itd.), A također i kada je potrebno spojiti različite materijale.

Difuzijsko zavarivanje . Za vrijeme takvog zavarivanja, dijelovi se lagano zagrijavaju i blago se spajaju, nakon čega se stavljaju u ispražnjenu komoru i tamo drže određeno vrijeme. Takvi uvjeti tjeraju atome na površinama dijelova na međusobnu difuziju. Za grijanje se obično koristi metoda indukcije. Veliki plus ove metode je da se dijelovi ne topi ili deformiraju. Uz to, možete spojiti gotovo sve metale i njihove kombinacije, kao i metalne dijelove s nemetalnim - od keramike, stakla, grafita.

Visokofrekventno zavarivanje . Ovdje se rubovi zagrijavaju strujama visoke frekvencije i zatim se komprimiraju. Ova metoda zavaruje uzdužne šavove cijevi od čelika, mjedi i drugih materijala.

Hladno zavarivanje . U ovoj metodi zavarivanje se provodi snažnim stiskanjem dijelova. U tom slučaju dolazi do jake deformacije metala i spajanja. U isto vrijeme nema grijanja. Na taj se način spajaju plastični dijelovi, na primjer bakar ili aluminij. Koristi se u elektroindustriji.

Zavarivanje eksplozijom . Ovdje se zbog eksplozije sudaraju brzi pokretni dijelovi i formira spoj. Ovom metodom dobivaju se bimetalne gredice, spajaju se različiti materijali. Razmislite što drugo može biti zavarivanje.

Postupci zavarivanja fuzijom

Ove vrste spojeva nisu toliko.

Plinsko zavarivanje . Ovdje se glavni materijal punila otapa iz topline plinske vatre, koja nastaje tijekom izgaranja zapaljivih plinova i kisika. Obično se za tu svrhu koristi acetilen, koji u kombinaciji s kisikom proizvodi vrlo visoku temperaturu plamena. Ovo zavarivanje se koristi za proizvode od čelika, obojenih metala, kao i za razne vrste popravaka.

Zavarivanje elektronskim snopom . Za ovu vrstu potrebe posebnu kameru, gdje je visoka razlučivost medija. Osnovni se metal topi ozračivanjem s brzo pokretnim elektronima. Vakuum u komori je potreban da bi se zaštitio zavareni metal i spriječila ionizacija medija pomoću elektrona. Kod ove metode se na mjestu grijanja stvara visoka koncentracija topline. Pomoću elektrolučnoga zavarivanja povezuju se vatrostalni, kemijski visoko aktivni metali, kao i njihove legure.

Laser . Ovdje se topljenje dijelova koji se spajaju proizvodi energijom svjetlosnog snopa, koji emitira optički kvantni generator. Kada lasersko zavarivanje u mjestu grijanja akumulira visoku koncentraciju energije. Njime se kombiniraju razni metali, njihove legure i kombinacije. Prednosti laserskog zavarivanja: proces je brz, mala zona zahvaćena toplinom i mala veličina vara.

To su sve glavne vrste i metode zavarivanja fuzijom.

klasifikacija

Danas postoje različite metode zavarivanja. GOST klasificira postupke zavarivanja u više od 150 sorti. Klasifikacija se temelji na sljedećim značajkama: fizičkom, tehničkom i tehnološkom. Razvrstavanje metoda zavarivanja prema fizikalnim karakteristikama dijeli sve vrste na tri klase: termičke, termomehaničke i mehaničke. Temelj tog odvajanja je oblik energije koji se koristi u zavarenim spojevima.

Termalni razred uključuje one vrste u kojima je prisutna toplinska energija:

• plin;
• luk;
• electroslag;
• elektronski zrak;
• laser, itd.

Termomehanička klasa uključuje one vrste zavarivanja gdje su prisutna toplinska energija i tlak:

• kontakt;
• difuzija;
• plinska preša;
• lučna preša;
• kovač i drugi

Zavarivanje pod pritiskom je mehanička klasa, tj. Gdje se koristi mehanička energija:

• hladno zavarivanje;
• zavarivanje trenjem;
• ultrazvuk, itd.

Tehničke karakteristike klasifikacije su sljedeće:

• način zaštite metala na zavarivanju;
• kontinuitet procesa;
• mehanizacija procesa zavarivanja.

Tehnološke značajke svake metode su različite i postavljaju se pojedinačno. Na primjer, klasifikacija elektrolučnog zavarivanja može se temeljiti na: vrsti elektrode, prirodi zaštite, razini automatizacije itd.

Tehnologija i oprema za zavarivanje

Kontaktno zavarivanje je jedan od najčešćih tipova. Nastao je u XVIII stoljeću, au XIX stoljeću pojavila se posebna oprema za otporno zavarivanje. Do 2000-ih godina razvio se i masovno uveo u proizvodnju, a danas je najproduktivnije zavarivanje.

Metode zavarivanja na ovaj način smo već spomenuli. To je točka, šav i stražnjica.

Način kontaktnog zavarivanja određen je konstrukcijskim i tehnološkim značajkama procesa. To uključuje:

• vrsta struje zavarivanja;
• oblik pulsa;
• mjesto struje;
• broj impulsa;
• broj točaka koje treba istovremeno zavariti;
• prirodu zagrijavanja metala;
• prirodu kompresije mjesta zavarivanja;
• stupanj deformacije mjesta zavarivanja;
• priprema površine zavarenih dijelova;
• vrsta priključnih dijelova;
• dodatni izvori topline;
• intenzitet načina zavarivanja.

Kombinirajući različite dizajnerske i tehnološke značajke, možete dobiti oko 200 metoda otpornog zavarivanja.

Glavne prednosti su:

• trenutno stvaranje visoko koncentriranog usmjerenog protoka toplinske energije;
• jednostavan tehnološki proces;
• minimalna potrošnja električne energije, zraka i vode;
• žica za punjenje, zaštitni medij i drugi pomoćni materijali nisu potrebni za oblikovanje spoja;
• minimalna prisilna deformacija na zavarenom spoju;
• odsustvo savijanja i zone toplinskog utjecaja;
• jednostavna mehanizacija i automatizacija prilikom utovara i istovara dijelova, zbog čega su osigurane visoke performanse.

Kontaktno zavarivanje se koristi u mnogim područjima: svemirskim letjelicama i mikro-krugovima u elektroniki, te glavnim cjevovodima i kućanskim predmetima.

Ova metoda se koristi za kombinaciju konstrukcijskih, legiranih, toplinski otpornih i otpornih na koroziju čelika, titana, aluminija, magnezijskih legura, mjedi, bronce, vatrostalnih legura i kompozitnih metala.

Uz pomoć kontaktnog zavarivanja masovno se proizvode automobili, putnička vozila, elektronički uređaji, polažu magistralne cjevovode i tračnice.

Plinsko zavarivanje

U plinskom zavarivanju, metalni proizvodi se spajaju otapanjem rubova dijelova. Ova metoda je prilično jednostavna, ne zahtijeva složenu opremu, a također ne zahtijeva struju za takav rad. Ali ova metoda ima svoje nedostatke: nisku brzinu i veliku zonu zagrijavanja zavarenog proizvoda.

Ipak, plinsko zavarivanje se aktivno koristi u raznim industrijama. Koristi se za popravke, za proizvodnju tankih limova, tankoslojne cijevi, kao i za potpuno različite dijelove.

Pri takvom zavarivanju koristi se plinski plamenik koji djeluje na zapaljivi plin s kisikom. Kada se gori, stvara se toplinska snaga, može se podešavati pomoću savjeta.

Postoje sljedeće metode za plinsko zavarivanje: lijevo i desno. S lijevom metodom, proces ide s desna na lijevo. Ovdje zapovjednik ne usmjerava plamen izravno na proizvod, već pomiče žicu za punjenje ispred plamena plamenika.

Ova metoda je najpopularnija, koristi se za zavarivanje relativno tankih proizvoda i metala s niskim tlakom. Zagrijava rubove proizvoda, što omogućuje dobro prianjanje. Istovremeno, glavni bunar kontrolira formiranje zavarenog spoja, što osigurava dobru kvalitetu i najbolji izgled.

S pravom metodom, smjer je drugačiji - slijeva nadesno. Plamen ovdje ide ravno do zavarenog šava, a žica za punjenje se pomiče iza plamena. Ova metoda bolje štiti varove od zraka, metal se polagano hladi i toplina se širi sporije kroz proizvod.

Pravi se način smatra ekonomičnijim i visokoučinkovitim. U ovom slučaju, lijevi put je bolje zavariti tanke metale, ovdje će performanse biti optimalnije.

Sastav od lijevanog željeza

Poznato je da lijevano željezo ne zavaruje dobro, stoga takve strukture nisu od njega napravljene. Lijevano željezo je zavareno u dva slučaja: ispravljanje nedostataka različitih odljevaka i popravak pojedinih dijelova lijevanog željeza tvorničke opreme.

Specifična svojstva materijala znatno kompliciraju postupak:

• lijevano željezo ne podnosi visoke brzine hlađenja svojstvene zavarivanju;
• odlikuje se niskim plastičnim svojstvima i osjetljivošću na prenapon;
• tijekom hlađenja povećava se volumen lijevanog željeza, čime se u području zavarivanja stvara stanje naprezanja;
• tijekom procesa ugljik koji je dio lijevanog željeza izgorio, što čini metal poroznim.

Usprkos tome, ovaj materijal je vrlo često povezan. Postoje sljedeće metode zavarivanja lijevanog željeza:

Vruće . Ovdje se lijevano željezo ravnomjerno zagrijava i zatim polako hladi. To osigurava grafitizaciju materijala i sprječava oslobađanje ugljika.

Pola vruće . Ovdje se također postiže grafitizacija lijevanog željeza, ali na drugačiji način, uvođenjem grafitizirajućih tvari u zonu zavarivanja. U tom slučaju proizvod se zagrijava pomoću gotovog plamena.

Hladno je. Kod ove vrste zavarivanja proizvod se ne zagrijava, a sam proces odvija se uz pomoć čeličnih elektroda, elektroda i posebnih legura, uz pomoć lijevanih željeznih elektroda.

luk

Zavarivanje lukom je najčešća metoda. Sam proces je zavarivanje fuzijom, pri čemu se rubovi zagrijavaju toplinom. električni luk. Postoje sljedeće metode elektrolučnog zavarivanja:

Electroslag . Sastoji se od taljenja prerađenih proizvoda i elektrode uz pomoć topline koju emitira struja, koja prolazi kroz rastaljenu trosku.

Zavarivanje zaštitnim plinom . Pojavljuje se s elektrodom bez taljenja ili taljenja. U prvom slučaju rubovi tvore zavar. U drugom slučaju, šav tvori rastaljenu elektrodnu žicu. Da se šav tijekom obrade ne oksidira, zaštićen je posebnim plinom.

Ručno elektrolučno zavarivanje . Proizvodi se na dva načina: topljenjem i nepotrošnom elektrodom.

Ručno elektrolučno zavarivanje Ne potrošna elektroda je u kontaktu s obrađenim rubovima proizvoda. Ova vrsta spajanja s potrošnom elektrodom odvija se uz pomoć komada s premazom.