ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССОВ ПАЙКИ И СВАРКИ.

Стр 1 из 3Следующая ⇒

СВАРКОЙ И ПАЙКОЙ ПОЛУЧАЮТ НЕРАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЗАГОТОВОК ( В ОТЛИЧИИ ОТ СОЕДИНЕННЫХ БОЛТАМИ, ВИНТАМИ). Сваркой обеспечивают монолитное соединение, пайкой через прослойку припоя.

Образование неразъемных соединений возможно благодаря ненасыщенности связей поверхностных атомов (рис. 5.1 ). Чтобы поверхностные атомы, соединяемых заготовок вступили во взаимодействие, они должны базироваться на расстояние, соизмеримое с размерами атомов (10^-7- 10^–8 см ).Этому препятствуют микронеровности соединяемых поверхностей (Rz 1-300 мкм, т.е. 10^–4 –10^–2 см) и поверхностные загрязнения: жировые и окисные пленки, адсорбированные газы. Загрязнения возникают и удерживаются именно благодаря ненасыщенности связей. Чтобы создать неразъемное соединение нужно по всей плоскости соединения обеспечить условия для надежного взаимодействия: убрать загрязнения и обеспечить сближение атомов. При расплавлении кромок обе задачи решаются одновременно: загрязнения растворяются в расплаве, расплав обеспечивает нужное межатомное сближение. Этот метод называется сваркой плавлением. Он реализуется с помощью различных источников тепла с высокой концентрацией энергии: дуги плазменной струи или газового факела, электронного и светового сфокусированных лучей и других..

Основными проблемами этого метода являются:

А) защита расплавленного металла от взаимодействия с атмосферными газами.Для защиты применяют шлаковые покрытия и инертные газы (аргон ).

Б) сохранение высокого уровня свойств металла околошовной зоны, т.е. зоны мощного термического воздействия. Одни металлы переносят такое воздействие практически не меняя свойств ( например низкоуглеродистые нелегированные стали), другие металлы очень чуствительны и требуют специальных защитных или исправительных ( последующая т/о) мер.

Пайка также обеспечивает жидкую прослойку (расплавлением припоев) между соединяемыми поверхностями. Температура плавления припоев значительно ниже температуры плавления соединяемых металлов. Отрицательные влияния в околошовной зоне минимальные, но припой не в состоянии справиться с загрязнениями. Эту задачу решают с помощью специальных флюсов, растворяющих загрязнений.

Сдавливая пластичные металлы (Al, Cu, Pb) в холодном состоянии и практически все металлы, подогретые до пластического состояния, можно также обеспечить прочные неразъемные соединения. Сближение атомов обеспечивается сдавливанием, очистка загрязнений- предварительной подготовкой поверхности и разрушением загрязнений в ходе пластических деформаций соединяемых поверхностей. Эти способы называются сваркой давлением. Для них характерны минимальные отрицательные последствия в околошовной зоне. К сварке давлением относятся: холодная сварка, сварка взрывом, диффузионная и другие. В некоторых видах сварки совмещаются оба метода сварки- плавление и давление: стыковая, трением, ультразвуковая и другие.

Методы сварки плавлением.

Электрические дуговые сварки.

Сущность дуговой сварки.

Дуга ( рис.5.2.) это зона высокой плотности в ионизированном газе. При поступлении тока к аноду (+) движутся электроны, к катоду(- ) – ионы металла и газа. При переменом токе движение пульсирующее. Электроны имеют большую скорость и кинетическую энергию, поэтому на аноде выделяется больше тепла. Основной ток идет через наиболее разогретые точки- катодное и анодное пятна. Для зажигания дуги необходимо ионизировать пространство между анодом и катодом (дуговое пространство ). Это можно сделать путем нагрева катода (термоэлектроная эмиссия) или подав в дуговое пространство высокочастотный импульс высокого напряжения- с помощью специального устройства осцилятора. Для поддержания высокого уровня ионизации, особенно при неравномерном токе, необходимо в покрытие (обмазку) электрода или в флюсы, насыпаемые на деталь, ввести соединения щелочных металлов (Na, K, Ca). Щелочные металлы легко отдают электроны и поддерживают ионизированное состояние дугового пространства. Это особенно важно при переменном токе в

момент смены полярности, когда напряжение и ток падают до нуля (обычно с частотой 50Гц). При дуговой сварке применяют расходуемые электроды в виде проволочных стержней ( рис.5.2)

с (ручная дуговая сварка), в виде незащещенной проволки, используя защиту газами (Ar, CO₂) или флюсами насыпаемыми вдоль шва на деталь (при авто- или полуавтоматической сварке). Применяют также и нерасходуемые электроды из тугоплавких материалов (вольфрам с примесью лантана-ионизатор).

При использовании нерасходуемых электродов необходимо использовать присадочные прутки состава свариваемого материала. Они нужны для заполнения шва жидким металлом.

Для дуговой сварке используют как переменный ток (ручная дуговая сварка), так и постоянный. При использовании последнего применяют прямую полярность – электрод–катод и обратную – электрод–анод (рис. 5.3 ). Анод плавится быстрее, поэтому прямую полярность применяют для увеличения тепловой мощности на детали, а обратную для уменьшения (сварка тонких материаллов). Обратную полярность применяют также, когда нужно использовать катодный эффект. Он состоит в том, что на катоде тяжелыми ионами разрушаются окисные пленки (сварка алюминия) и усиленно распыляется металл (воздушно-дуговая резка).

5.2.1.2Вольт - амперная характеристика дуги.

1 участок – момент зажигания дуги, нужно повышенное напряжение (60-80В), для его ионизации ( при неличие осцилятора не нужно).С увеличением ионизации ток растет, напряжение падает.

2 участок – устойчивое горение дуги. При напряжениях 20-40 В (чем больше дуга, тем выше требуется напряжение) На этом участке ток будет таким, какой обеспечит источник питания.

3 участок – появляется тогда, когда тепловое пятно займет весь торец электрода. Тогда, для увеличения силы тока вновь потребуется увеличивать напряжение. Большие плотности тока (уч-к 3) применяют при автоматической и полуавтоматической сварках. Для этого нужны источники тока с восходящей характеристикой и осцилятором.

При ручной дуговой сварке работают в зонах 1 и 2. В этом случае нужны источники сварочного тока с падающей характеристикой. Они обеспечат высокое напряжение зажигания дуги (рис 5.4 т.А), нужный рабочий ток (рис 5.4 т.В) и ограничение тока короткого замыкания (рис 5.4 т.С) Иначе можно сжечь источник питания. Наклон кривых (2) и, следовательно, ток в точке В регулируются

Источники сварочного тока

Для питания переменным током применяют (рис5.5) понижающие трансформаторы сварочные ( ТС) Степень трансформации определяется соотношением витков первичной (n₁) и вторичной (n₂) обмоток (n₁: n₂~ 3-3, 5).

Сечение проводов вторичной обмотки рассчитывается на ток определенной силы, указываемый в маркировке (ТС 120, ТС 300 и.т.д) Чтобы получить падающую характеристику в цепь последовательно включают индуктивное сопротивление – дроссель (ДР) Чем больше ток в обмотке дросселя, тем больше его сопротивление и тем ниже напряжение, т.е крутопадающая связь между I и U см. (рис 5.6) Сердечник дросселя с зазором Z Вращая ручку можно менять величину Z: при уменьшении зазора возрастает сопротивление и ток уменьшается и наоборот (рис 5.6) Z₁> Z₂> Z₃ В некоторых трансформаторах входную мощность (силу тока) сдвигая (увеличивая ток) или раздвигая (уменьшая ток) первичную и вторичную обмотки расположенные на одной стороне.

Для получения постоянного тока используют выпрямители или преобразователи сварочные(ВС или ПС)

Выпрямители сварочные (рис 5.7) Это трансформаторы дополненные выпрямляющими полупроводниками. Их называют диоды или вентили. Определение полярности: при опускании проводов в подсоленную воду, на катоде будут выделятся пузырьки (Н₂)

Полупроводники чуствительны к перегреву, поэтому их крепят на ребристых металлических радиаторах, а ВС снабжают вентилятором.

Преобразователи сварочные ( ПС 300, ПС 500) Это специальные генераторы постоянного тока, вращаемые двигателями переменного тока. Их легко отличить по внешнему виду – цилиндрический корпус. Обмотка возбуждения генератора имеет две катушки – основную и регулирующую. Ток в регулирующей катушке пропорционален сварочному току. Если магнитные поля основной и регулирующей катушки противоположны, то генератор имеет крутопадающую характеристику, если поля одного направления – восходящую.

Сварочные агрегаты. Это генераторы вращаемые двигателями внутреннего сгорания. Устанавливаются на тележках.

12 3 Следующая ⇒