- •Конспект лекций по сварке доцента каф. 104 Варухи н. А.
- •1Введение
- •1.1Краткие сведения из истории сварки.
- •1.2Классификация сварки.
- •Определение сварки по госТу.
- •Определение пайки по госТу.
- •2Процессы нагрева при сварке.
- •2.1Общие сведения о нагреве при сварке и источниках нагрева.
- •2.2Пламя газовой горелки.
- •2.3Электрическая дуга.
- •2.4Струя плазменной горелки.
- •2.5Электронный луч.
- •2.6Луч лазера.
- •2.7Трение как источник тепла при нагреве.
- •2.8Джоулево тепло при сварке.
- •2.9Основные законы, используемые для определения температуры при сварке.
- •3Виды сварки термического класса
- •3.1Дуговая сварка (дс).
- •3.1.1Классификация дуговой сварки.
- •3.1.2Дуга как источник нагрева при дс.
- •3.1.3Вольтамперная характеристика дуги (вахд).
- •3.1.4Источники питания (ип) для дуговой сварки.
- •3.1.5Требования к ип
- •3.1.6Источники питания переменного тока для рдс (сварочные трансформаторы).
- •Сварочный трансформатор с магнитным шунтом.
- •Сварочный трансформатор с подвижными вторичными обмотками.
- •3.1.7Источники постоянного тока для дуговой сварки.
- •3.2Дуговая сварка в среде защитных газов
- •3.2.1Виды газовой защиты
- •Защитные свойства различных газов
- •3.2.2Электродные сварочные материалы
- •3.2.3Cварка в инертных газах
- •Основные параметры аргонодуговой сварки
- •Достоинства и недостатки аргонодуговой сварки
- •Область применения аргонодуговой сварки
- •Дуговая сварка в среде гелия
- •3.2.4Сварка в активных газах Дуговая сварка в среде углекислого газа
- •3.2.5Атомно-водородная сварка
- •3.3Плазменная сварка Сущность плазменной сварки, схема плазмотрона
- •Область применения плазмотронов, достоинства и недостатки плазменной сварки
- •3.4Электрошлаковая сварка
- •3.4.1Параметры режима электрошлаковой сварки
- •3.4.2Оборудование для электрошлаковой сварки
- •3.4.3Достоинства электрошлаковой сварки
- •3.4.4Недостатки электрошлаковой сварки
- •3.4.5Область применения электрошлаковой сварки
- •3.5Электронно-лучевая сварка
- •3.5.1Оборудование для электронно-лучевой сварки
- •3.5.2Достоинства электронно-лучевой сварки
- •3.5.3Недостатки электронно-лучевой сварки
- •3.6Лазерная сварка
- •3.6.1Свойства лазерного излучения
- •3.6.2Сварочные установки с твердотельным лазером
- •3.6.3Сварочные установки с газовым лазером
- •3.6.4Достоинства и недостатки лазерной сварки
- •3.6.5Область применения лазерной сварки и резки
- •4Ермомеханический класс
- •4.1Контактная сварка
- •4.2Контактная точечная сварка
- •4.2.1Основные параметры режима точечной сварки
- •4.2.2Влияние основных параметров режима точечной сварки на прочность сварной точки
- •4.2.3Шунтирование тока
- •4.2.4Разновидности точечной сварки
- •4.2.5Оборудование для точечной сварки
- •4.2.6Низкочастотные машины
- •4.2.7Конденсаторные машины для точечной сварки
- •4.2.8Клеесварные соединения
- •4.3Kонтактная шовная сварка
- •4.3.1Требования к конструированию узлов и деталей под контактную точечную и шовную сварку
- •4.3.2Особенности точечной и шовной сварки отдельных металлов и сплавов
- •4.4Контактная стыковая сварка
- •4.4.1Стыковая сварка сопротивлением
- •4.4.2Стыковая сварка оплавлением
- •4.4.3Машины для стыковой сварки
- •4.4.4Проектирование узлов и деталей под стыковую сварку
- •4.4.5Конструкция и проектирование оснастки
- •4.5Диффузионная сварка
- •4.5.1Технологические особенности диффузионной сварки.
- •4.5.2Защитные среды при диффузионной сварке
- •4.5.3Особенности диффузионной сварки различных материалов
- •4.5.4Оборудование для диффузионной сварки
- •4.6Индукционно-прессовая сварка
- •5Механические виды сварки
- •5.1Холодная сварка.
- •5.2Сварка трением.
- •5.3Ультразвуковая сварка.
- •5.2. Схема установки для сварки ультразвуком: 1 – магнитострикционный преобразователь; 2 – волновод; 2 – наконечники; 4 – свариваемые детали.
- •5.4Сварка взрывом.
- •5.5Магнитоимпульсная сварка.
- •6.1Сущность процесса пайки металлов
- •6.2Припои для пайки.
- •6.3Способы пайки.
- •6.3.1Способы по формированию паяного шва. Капиллярная пайка готовым припоем.
- •Контактно - реактивная пайка.
- •Диффузная пайка.
- •Реактивно-флюсовая пайка.
- •Композиционная пайка.
- •Прессовая пайка.
- •Некапиллярная пайка
- •6.3.2Способы пайки по устранению окисной пленки Флюсовая пайка
- •Безфлюсовая пайка
- •Абразивная пайка
- •6.3.3Способы пайки по нагреву Пайка в печах
- •Пайка в соляных электрических печах-ваннах.
- •Пайка погружением в расплавленные припои.
- •Газопламенная пайка.
- •Пайка индукционная.
- •Электродуговая пайка.
- •Пайка световым и инфракрасным лучами.
- •Пайка лучом лазера.
- •Пайка электронным лучом
- •Пайка паяльником.
- •Электролитная пайка
- •Экзотермическая пайка
- •7Контроль качества сварных соединений
- •7.1Методы контроля и управления качеством сварных соединений.
- •7.1.1Факторы качества сварных соединений.
- •7.1.2Типы и виды дефектов.
- •7.1.3Классификация методов контроля.
- •7.2Физические методы неразрушающего контроля.
- •7.2.1Радиационные методы контроля. Физические основы и классификация методов.
- •7.2.2Радиографические методы контроля.
- •7.2.3Радиоскопические методы контроля.
- •7.2.4Радиометрические методы контроля.
- •7.3Ультразвуковые методы контроля.
- •7.3.1Физические основы и классификация методов.
- •7.3.2Особенности ультразвукового контроля сварных соединений.
- •7.4Магнитные и электромагнитные методы контроля.
- •7.4.1Физические основы и классификация методов.
- •7.4.2Магнитные методы контроля.
- •7.5Капиллярные методы контроля.
- •7.6Методы контроля сварных соединений течеисканием.
- •7.7Статистические методы управления качеством сварки.
3.5.2Достоинства электронно-лучевой сварки
Электроннолучевая сварка открывает широкие возможности для применения новых типов сварных швов, создания новых сварных конструкций, которые существенно расширяют область применения сварки плавлением.
Возможность получения сварного шва минимального сечения (кинжальный шов) обеспечивает малую зону термического влияния, существенное уменьшение нарушения структуры металла, уменьшение сварочных напряжений и деформаций, сохранение размеров изделия, экономию электроэнергии (15% дуговой сварки), возможность сварки в открытом космосе в условиях невесомости.
Возможность сварки химически активных металлов в вакууме и сохранения химического состава сварного шва, сварки разнородных металлов, сварки в труднодоступных местах, доступа к зоне сварки через узкие зазоры и щели (например, сварка вала турбины с набранными лопатками), изменения фокусного расстояния при сварке сварных швов на различных уровнях. Возможность сварки прорезными швами при одностороннем доступе к зоне сварки.
3.5.3Недостатки электронно-лучевой сварки
Наличие рентгеновского излучения при торможении потока электронов на поверхности металла. Излучение усиливается по мере роста ускоряющего напряжения. Для защиты от рентгеновского излучения вакуумные камеры внутри снабжены защитным слоем (свинцовые экраны).
При мощном рентгеновском излучении установка должна быть размещена в отдельном помещении, специально оборудованном в соответствие с требованиями техники безопасности.
К недостаткам можно также отнести длительное время подготовки вакуумной камеры к работе, сложность оборудования, необходимость полной автоматизации всех работ в вакуумной камере, высокая стоимость оборудования, высокая квалификация обслуживающего персонала.
3.6Лазерная сварка
При этом виде сварки источником нагрева служит луч света, который получают в оптическом квантовом приборе, получившем название лазер. Появление лазеров является замечательным достижением науки в области квантовой электроники, основы которой были заложены советскими и американскими учеными.
Впервые вопрос о квантовом взаимодействии между светом и средой был рассмотрен А. Эйнштейном в 1917 году, который показал возможность стимулированного излучения при переводе среды в неравновесное состояние.
В 1939-1940 годы советский ученый В.А. Фабрикант указал на возможность усиления света за счет стимулированного излучения и теоретически сформулировал необходимые для этого условия. В 50-х годах он с сотрудниками экспериментально подтвердил результаты расчетов.
В 1952 г. одновременно в Советском Союзе и США предложен новый принцип генерации и усиления излучения, и на этом принципе создан молекулярный генератор, сантиметрового диапазона (1954-1955 гг.). В 1957 г. А.Г. Басовым и А.М. Прохоровым создан молекулярный генератор, работающий по трехуровневой схеме. В 1957-1958 гг. появились работы Н.Г. Басова, Б.М. Вула, О.Н. Крохина, Ю.М. Попова, Ч. Таунса, А. Шавлова, показывающие на возможность создания квантового генератора оптического диапазона (лазера).
Первый лазер на кристалле искусственного рубина создан в 1958 г. в США. В этом же году создан первый газовый лазер на гелий-неоновой смеси. В 1962 одновременно в СССР и США был создан полупроводниковый лазер. В 1963-1964 гг. были созданы приборы, в которых в качестве источников излучения использовались лазеры для различных целей, в том числе сварочные и сверлильные аппараты. В 1964 г. советским ученым Н.Г. Басову, А.М. Прохорову и американскому ученому Ч. Таунсу была присуждена Нобелевская премия за фундаментальные исследования в области квантовой электроники, послужившие базой для создания оптических квантовых генераторов - лазеров.
В последующие годы шло бурное развитие лазерной техники. Были созданы твердотельные и газовые лазеры, дающие излучения с длиной волны от инфракрасного до ультрафиолетового диапазона с длиной волны =0.1100 мкм (видимый диапазон волн =0.760.4 мкм), на различных твердых рабочих телах (рубине, стекле с радиоактивными добавками, пластмассах с иттрием, европием, фториде кальция, алюмоиттриевом гранате с ниодимом и др.); на газах (неон+гелий, аргон+кислород, ксенон, криптон, углекислый газ и др.).
Лазерные установки применяются для сварки, резки, сверления, пайки, оптической локации. Разработаны лазерные дальномеры, прицелы, лазерная медицинская техника, лазерное оружие.
Для сварки, термической резки и сверления применяют твердотельные лазеры (лазеры на рубине, АИГ-лазеры) и газовые лазеры на углекислом газе, работающие в импульсном или непрерывном режиме.