Svetsning

Svetsning  är processen att erhålla permanenta fogar genom att etablera interatomiska bindningar mellan delarna som ska svetsas under deras lokala eller allmänna uppvärmning, plastisk deformation eller den kombinerade verkan av båda [1] . En specialist på svetsarbete kallas svetsare .

Grundläggande begrepp

En permanent anslutning gjord genom svetsning kallas svetsfog [ 1] . Oftast är metalldelar anslutna genom svetsning. Men svetsning används också för icke-metaller - plast , keramik eller en kombination därav.

Olika energikällor används vid svetsning: ljusbåge , elektrisk ström , gaslåga , laserstrålning , elektronstråle , friktion , ultraljud . Utvecklingen av teknik gör det nu möjligt att utföra svetsning inte bara under industriföretagens förhållanden, utan under fält- och installationsförhållanden (på stäppen, på fältet, på öppet hav, etc.), under vatten och till och med i Plats. Svetsprocessen är förknippad med en brandrisk ; elektrisk stöt ; förgiftning med skadliga gaser; lesioner i ögonen och andra delar av kroppen genom termisk, ultraviolett , infraröd strålning och stänk av smält metall.

Svetsning är möjlig under följande förhållanden:

  1. användningen av mycket höga specifika kompressionstryck av delar, utan uppvärmning;
  2. uppvärmning och samtidig komprimering av delar med måttligt tryck;
  3. värma upp metallen vid fogen tills den smälter, utan att trycka ihop den.

Historik

De första metoderna för svetsning uppstod vid civilisationens ursprung - med början av användning och bearbetning av metaller. Tillverkningen av metallprodukter var utbredd på de platser där järnmalm och icke-järnmetaller förekom.

Den första svetsprocessen var smidessvetsning . Behovet av reparation, lanseringen av mer avancerade produkter ledde till behovet av att utveckla och förbättra metallurgiska och svetsprocesser.

Svetsning, med elektricitet för att värma metall, började med upptäckten av elektricitet, den elektriska ljusbågen .

År 1802 upptäckte den ryske forskaren Vasily Petrov fenomenet en elektrisk båge och publicerade information om experimenten som utfördes med bågen.

År 1882 uppfann Nikola Tesla en metod för att producera växelström [2] .

1881-1882 utvecklade uppfinnarna N. N. Benardos och N. G. Slavyanov , som arbetade oberoende av varandra, en metod för att sammanfoga metalldelar med hjälp av svetsning.

1905 föreslog den ryske forskaren VF Mitkevich att använda en elektrisk båge exciterad av en trefasström för svetsning.

1919 uppfanns AC-svetsning av Jonathan Holslag [  2 ] [ 3] .

På 1800-talet förbättrade forskarna Elihu Thomson , Edmund Davy och andra svetsprocesser . I Sovjetunionen på 1900-talet var E. O. Paton , B. E. Paton , G. A. Nikolaev engagerade i svetsteknik . Sovjetiska forskare var de första som studerade metoderna och egenskaperna för svetsning i noll gravitation och att tillämpa svetsning i rymden. Världens första svetsning i ett djupt vakuum i rymden utfördes den 16 oktober 1969 på rymdfarkosten Soyuz-6 av kosmonauterna Georgy Stepanovich Shonin och Valery Nikolaevich Kubasov .

Från slutet av 1960-talet började svetsrobotar användas i industrin . I början av 2000-talet har robotiseringen av svetsoperationer blivit mycket utbredd [4] [5] .

I Ryssland utförs svetsfrågor och utbildning av svetsspecialister av utbildningsinstitutioner: MSTU im. N. E. Bauman (Department of Technology of Welding and Diagnostics), MGIU (Department of Equipment and Technology of Welding Production), DSTU (RISHM) (Department of Machines and Automation of Welding Production), UPI , CHIMESH , LGAU , och andra. Vetenskaplig litteratur och tidskrifter om svetsning publiceras [6] .

Klassificering av metallsvetsning

För närvarande finns det mer än 150 typer och metoder för svetsprocesser. Det finns olika klassificeringar av dessa processer [8] .

Så, GOST 19521-74 tillhandahåller klassificering av metallsvetsning enligt huvudgrupperna av funktioner: fysisk, teknisk och teknisk.

Det huvudsakliga fysiska tecknet på svetsning är formen och typen av energi som används för att erhålla en svetsfog. Energiformen bestämmer svetsklassen och dess typ avgör svetstypen. Det finns tre svetsklasser [~ 1] :

Tekniska egenskaper inkluderar: en metod för att skydda metallen i svetszonen, kontinuiteten i processen, graden av dess mekanisering.

Klassificering enligt tekniska egenskaper fastställs för varje typ av svetsning separat (efter typ av elektrod , typ av svetsström, etc.).

Termisk klass

Svetsbåge

Den elektriska ljusbågen som används för att svetsa metaller kallas en svetsbåge.

För att driva svetsbågen kan alternerande , likriktade och pulserande typer av elektrisk ström användas. Vid svetsning med växelström, på grund av en förändring i dess flödesriktning, är var och en av elektroderna växelvis en anod och en katod. Vid svetsning på lik- och pulserande ström särskiljs lik- och omvänd polaritet. Med direkt polaritet är delarna som ska svetsas anslutna till den positiva polen på strömkällan ( anod ), och elektroden till den negativa ( katod ); med omvänd polaritet - tvärtom - en elektrod är ansluten till den positiva polen, och delarna till den negativa. Användningen av en eller annan typ av ström bestämmer egenskaperna hos svetsprocessen. Så en växelströmsbåge slocknar varje gång strömmen går genom noll. Användningen av en eller annan polaritet ändrar bågens värmebalans (med direkt polaritet genereras mer värme på produkten, med omvänd polaritet - på elektroden, se nedan). När du använder en pulserande ström genom att ändra dess parametrar (frekvens och varaktighet av pulser) blir det möjligt att kontrollera överföringen av smält metall från elektroden till produkten ner till individuella droppar.

Gapet mellan elektroderna kallas båggapet.

Under normala förhållanden har gaser ingen elektrisk ledningsförmåga. Passage av en elektrisk ström genom en gas är möjlig endast om det finns laddade partiklar i den - elektroner och joner . Processen för bildning av laddade partiklar kallas jonisering , och själva gasen kallas joniserad. Den ljusbåge som brinner mellan elektroden och föremålet för svetsning är en direktbåge. En sådan båge kallas vanligtvis en fri båge (i motsats till en komprimerad båge , vars tvärsnitt reduceras med tvång på grund av brännarmunstycket, gasflödet och det elektromagnetiska fältet). Exciteringen av bågen sker enligt följande. Vid kortslutning värmer elektroden och arbetsstycket vid kontaktpunkterna upp sina ytor. När elektroderna öppnas från katodens uppvärmda yta emitteras elektroner - elektronemission. Det finns också kontaktlös tändning av ljusbågen med en oscillatorstabilisator av svetsbågen (OSSD). Svetsoscillatorn är en gnistgenerator som ger högspänningsström ( 3000 - 6000 V ) och frekvens ( 150 - 250 kHz ). Svetsoscillatorn, som stansar avståndet mellan elektroden och arbetsstycket, joniserar gasen i vilken arbetsbågen antänds. En sådan ström utgör ingen stor fara för svetsaren.

Längs båggapets längd är bågen uppdelad i tre regioner: katod, anod och bågkolonn. Katodområdet inkluderar den uppvärmda ytan av katoden (katodfläcken). Temperaturen på katodfläcken på stålelektroder är 2400–2700 °C. Anodområdet består av en anodfläck. Den har ungefär samma temperatur som katodfläcken, men som ett resultat av elektronbombardement frigörs mer värme på den än på katoden. Bågkolonnen upptar den största delen av båggapet mellan katoden och anoden. Huvudprocessen för bildning av laddade partiklar här är gasjonisering. Denna process uppstår som ett resultat av kollision mellan laddade och neutrala partiklar. I allmänhet har bågpelaren ingen laddning. Den är neutral, eftersom det i var och en av dess sektioner samtidigt finns lika stora mängder motsatt laddade partiklar. Temperaturen på bågkolonnen når 6000 - 8000 °C och mer.

En speciell typ av svetsbåge är en komprimerad båge, vars kolumn komprimeras med hjälp av ett smalt brännarmunstycke eller en blåsande gasström (argon, kväve etc.) Plasma är en joniserad gas i bågkolonnen, bestående av positivt och negativt laddade partiklar. Plasma alstras i brännarens munstyckskanal, komprimeras och stabiliseras av dess vattenkylda väggar och kalla flöde av plasmabildande gas. Kompression och kylning av den yttre ytan av bågkolonnen orsakar dess koncentration, vilket leder till en kraftig ökning av antalet kollisioner mellan plasmapartiklar, en ökning av graden av jonisering och en kraftig ökning av bågkolonnens temperatur (  10 000 –30 000 K ) och plasmastrålens kinetiska energi. Som ett resultat är plasma en värmekälla med hög energikoncentration. Detta gör att den framgångsrikt kan användas för svetsning, sprutning och termisk skärning av en mängd olika material.

Elektrisk ljusbågsvetsning

Värmekällan är en elektrisk ljusbåge som uppstår mellan elektrodens ände och arbetsstycket som ska svetsas när svetsströmmen flyter till följd av att den elektriska svetsmaskinens yttre krets sluts . Den elektriska bågens resistans är större än resistansen hos svetselektroden och ledningarna, så det mesta av den elektriska strömmens termiska energi släpps ut exakt i den elektriska bågens plasma. Detta konstanta inflöde av termisk energi hindrar plasman (elektrisk ljusbåge) från att sönderfalla.

Den frigjorda värmen (inklusive på grund av termisk strålning från plasman) värmer änden av elektroden och smälter ytorna som ska svetsas, vilket leder till bildandet av en svetspool - volymen flytande metall. I processen med kylning och kristallisering av svetspoolen bildas en svetsad fog. De viktigaste typerna av elektrisk bågsvetsning är:

Manuell bågsvetsning

Manuell bågsvetsning med en förbrukningsbar belagd elektrod utförs med hjälp av en svetsströmkälla och svetselektroder . Elektroden matas in i svetszonen och flyttas längs fogen av svetsaren själv . Både AC (transformator) och DC (likriktare) strömkällor kan användas. Svetselektroden är en metallstav med en beläggning applicerad på den.

Under svetsning brinner en elektrisk ljusbåge mellan arbetsstycket och elektroden och smälter dem. Den smälta metallen i elektroden och produkten bildar en svetspool, som under efterföljande kristallisation bildar en svetssöm .

Ämnen som utgör beläggningen brinner antingen ut - bildar en gassköld av svetszonen från den omgivande luften, eller smälter och kommer in i svetsbadet. Vissa smälta beläggningsämnen interagerar med svetsbassängens metall som deoxiderar och/eller legerar den, andra bildar slagg som skyddar svetsbadet från luft, hjälper till att avlägsna icke-metalliska inneslutningar från svetsmetallen, svetsbildning etc.

Manuell bågsvetsning betecknas med kod 111 enligt GOST R ISO 4063-2010-standarden, i ryskspråkig litteratur används beteckningen RD , på engelska - SMAW (från engelska  shielded metal arc welding ) eller MMA (från engelsk  manuell metallbåge ) svetsning ) [~ 2] .

TIG-svetsning

TIG-svetsning är i engelsk litteratur känd som gas wolfram arc welding ( GTA welding, TGAW ) eller wolfram inert gas welding ( TIG welding, TIGW ), i tysk litteratur som wolfram-inertgasschweßen ( WIG ).

Elektroden som används är en stav gjord av grafit eller volfram , vars smältpunkt är högre än temperaturen till vilken de värms upp under svetsning. Svetsning utförs oftast i en skyddsgasmiljö ( argon , helium , kväve och blandningar därav) för att skydda sömmen och elektroden från atmosfärens påverkan, samt för stabil ljusbågsbränning. Svetsning kan utföras både utan och med tillsatsmaterial. Metallstänger, tråd, remsor används som tillsatsmaterial [9] .

Svetsning i skyddsgaser

Gasskyddad bågsvetsning är svetsning med en elektrisk ljusbåge för att smälta metall och skydda den smälta metallen och elektroden med speciella gaser [~ 3] .

Användning av svetsning i skyddsgaser

Används i stor utsträckning för tillverkning av produkter av stål, icke-järnmetaller och deras legeringar [~ 3] .

Fördelar med gasskyddad svetsning jämfört med andra typer av svetsning [~ 3]
  1. hög prestanda,
  2. lätt automatiserad och mekaniserad,
  3. inget behov av elektrodbeläggningar eller flussmedel.
Teknologi För automatisk svetsning i skyddsgaser

En metalltråd av ett visst märke används som en elektrod, till vilken ström tillförs genom ett strömförande munstycke. Den elektriska ljusbågen smälter tråden och tråden matas automatiskt av trådmataren för att säkerställa en konstant båglängd.

För att skydda mot atmosfären används speciella gaser som tillförs från svetsbrännaren tillsammans med elektrodtråden. Specialgaser delas in i inerta ( argon , helium ) och aktiva ( koldioxid , kväve , väte ). Användningen av en blandning av gaser ökar i vissa fall produktiviteten och kvaliteten på svetsningen [~ 3] . Om det inte är möjligt att utföra halvautomatisk svetsning i skyddsgasmiljö används även självskärmad tråd (kärnad). Det bör noteras att koldioxid är en aktiv gas - vid höga temperaturer dissocierar den med frigörandet av syre. Det frigjorda syret oxiderar metallen. I detta avseende är det nödvändigt att införa deoxidationsmedel (som mangan och kisel ) i svetstråden. En annan konsekvens av syrepåverkan, också förknippad med oxidation, är en kraftig minskning av ytspänningen, vilket bland annat leder till mer intensiva metallstänk än vid svetsning i argon eller helium.

Internationell beteckning.

I engelskspråkig utländsk litteratur benämns det som gasmetallbågsvetsning ( GMA welding, GMAW ), i tyskspråkig litteratur - metallschutzgasschweßen ( MSG ). Separat svetsning i en atmosfär av inert gas ( metallinert gas, MIG ) och i en atmosfär av aktiv gas ( metallaktiv gas, MAG ) [~ 2] .

Nedsänkt bågsvetsning

I engelskspråkig utländsk litteratur benämns det som SAW. Vid denna typ av svetsning matas änden av elektroden (i form av en metalltråd eller stav) under flussskiktet . Bågen brinner i en gasbubbla som ligger mellan metallen och flussskiktet, vilket förbättrar metallens skydd mot atmosfärens skadliga effekter och ökar metallens penetrationsdjup.

Elektroslagssvetsning

Värmekällan är flux , som ligger mellan produkterna som ska svetsas, uppvärmd av den elektriska strömmen som passerar genom den. I detta fall smälter värmen som frigörs av flussmedlet kanterna på de delar som ska svetsas och tillsatstråden. Metoden finner sin tillämpning vid svetsning av vertikala sömmar av tjockväggiga produkter.

Hyperbarisk svetsning

Hyperbar svetsning  är en svetsprocess vid förhöjda tryck , vanligtvis utförd under vatten. Hyperbar svetsning kan ske i vatten eller vara torr , det vill säga inuti en specialbyggd kammare i torr miljö. Användningen av hyperbar svetsning är mångsidig - den används för reparation av fartyg , offshore oljeplattformar och rörledningar . Stål är det vanligaste materialet för hyperbar svetsning.

Orbitalsvetsning

Orbitalsvetsning är en typ av friktionssvetsning eller automatisk bågsvetsning (beroende på om röret roterar eller inte). Namnet kommer från tillämpningen av orbitalsvetsning - för svetsning av rörskarvar, flänsar etc. Det används för svetsning av stålrör gjorda av höglegerade stål eller aluminiumlegeringar med stor diameter med en tjock vägg.

Vid koaxiell rotation av de svetsade rören uppstår friktion i lederna när rotationsaxlarna förskjuts parallellt med varandra. Vid denna typ av svetsning används friktion för att värma fogen. Den kombinerade verkan av smidestryck och uppvärmning leder till svetsning av lederna.

Om rören inte roterar, använder orbitalsvetsning svetshuvuden som rör sig längs fogen och genomför bågsvetsning med eller utan tillsatstråd.

Flamsvetsning

Värmekällan är en gaslåga som bildas vid förbränning av en blandning av syre och brännbar gas. Acetylen , MAF , propan , butan , blågas , väte , fotogen , bensin , bensen och blandningar därav kan användas som bränslegas . Värmen som frigörs vid förbränning av en blandning av syre och brännbar gas smälter ytorna som ska svetsas och tillsatsmaterialet till en svetsbassäng. Lågan kan vara oxiderande , "neutral" eller reducerande (förkolande), detta styrs av förhållandet mellan syre och brännbar gas.

  • Som ersättning för acetylen används en ny typ av bränsle - flytande gas MAF ( metylacetylen-allenfraktion ). MAF ger hög svetshastighet och hög kvalitet på svetsen, men kräver användning av tillsatstråd med hög halt av mangan och kisel (SV08GS, SV08G2S). MAF är mycket säkrare än acetylen, 2-3 gånger billigare och lättare att transportera. På grund av den höga förbränningstemperaturen för gas i syre (2430 °C) och hög värmealstring (20 800 kcal/m 3 ), är gasskärning med MAF mycket effektivare än skärning med andra gaser, inklusive acetylen.
  • Av stort intresse är användningen av cyanid för gassvetsning , på grund av dess mycket höga förbränningstemperatur (4500 ° C). Ett hinder för den utökade användningen av cyanid för svetsning och skärning är dess ökade toxicitet. Å andra sidan är effektiviteten av cyanogen mycket hög och jämförbar med en elektrisk ljusbåge, och därför representerar cyanogen en betydande möjlighet för ytterligare framsteg i utvecklingen av flambehandling. Lågan av cyanogen med syre, som strömmar från svetsbrännaren, har en skarp kontur, är mycket inert mot metallen som bearbetas, är kort och har en lila-violett nyans. Metallen som bearbetas (stål) bokstavligen "flyter", och vid användning av cyanid är mycket höga svets- och skärhastigheter acceptabla.
  • Betydande framsteg i utvecklingen av flambehandling med flytande bränslen kan uppnås genom användning av acetylendinitril och dess blandningar med kolväten på grund av den högsta förbränningstemperaturen (5000 °C). Acetylenedinitril är utsatt för explosiv sönderdelning vid stark uppvärmning, men i blandningar med kolväten är den mycket mer stabil. För närvarande är produktionen av acetylendinitril mycket begränsad och kostnaden är hög, men med utvecklingen av produktionen kan acetyledinitril avsevärt utveckla användningsområdena för flambehandling inom alla dess användningsområden.

Thermite svetsning

I de flesta fall hör termitsvetsning till den termiska klassen. Ändå finns det tekniska processer som tillhör den termomekaniska klassen - till exempel termitpresssvetsning. Termitsvetsning är svetsning av delar med smält metall som bildas under en kemisk reaktion åtföljd av hög temperatur (stor mängd värme). Huvudkomponenten i denna typ av svetsning är termitblandningen .

Plasmasvetsning

Värmekällan är en plasmastråle , det vill säga en komprimerad båge som erhålls med en plasmabrännare . Plasmabrännaren kan ha direkt verkan (bågen brinner mellan elektroden och basmetallen) och indirekt verkan (bågen brinner mellan elektroden och plasmabrännarens munstycke). Plasmastrålen komprimeras och accelereras under inverkan av elektromagnetiska krafter, vilket utövar både termiska och gasdynamiska effekter på arbetsstycket som ska svetsas. Förutom själva svetsningen används denna metod ofta för svets- , sprut- och skärtekniska operationer .

Processen för plasmaskärning är baserad på användningen av en luftplasmabåge av likström med likpolaritet (elektrod - katod, skärmetall - anod). Kärnan i processen ligger i den lokala smältningen och blåsningen av den smälta metallen med bildandet av en skuren hålighet när fräsen flyttas i förhållande till metallen som skärs.

Elektronstrålesvetsning

Värmekällan är en elektronstråle , erhållen på grund av termionisk emission från elektronkanonens katod . Svetsning utförs i högvakuum (10 −3  - 10 −4 Pa) i vakuumkammare. Även känd är tekniken för svetsning med en elektronstråle i en atmosfär med normalt tryck, när elektronstrålen lämnar vakuumområdet omedelbart framför delarna som ska svetsas.

Elektronstrålesvetsning har betydande fördelar:

  • En hög koncentration av värmeinmatning i produkten, som frigörs inte bara på produktens yta, utan också på ett visst djup i basmetallens volym. Genom att fokusera elektronstrålen är det möjligt att erhålla en värmepunkt med en diameter på 0,0002 ... 5 mm, vilket gör det möjligt att svetsa metaller med en tjocklek från tiondels millimeter till 200 mm i ett pass. Som ett resultat är det möjligt att erhålla sömmar där förhållandet penetrationsdjup till bredd är upp till 20:1 eller mer. Det blir möjligt att svetsa eldfasta metaller ( volfram , tantal , etc.), keramik , etc. Att minska längden på den värmepåverkade zonen minskar sannolikheten för omkristallisering av basmetallen i denna zon.
  • Liten mängd värmetillförsel. För att få ett lika stort inträngningsdjup vid elektronstrålesvetsning krävs som regel att värme tillförs 4–5 gånger mindre än vid bågsvetsning. Som ett resultat reduceras deformationen av produkten kraftigt.
  • Brist på mättnad av smält och uppvärmd metall med gaser. Tvärtom, i ett antal fall observeras avgasning av svetsmetallen och en ökning av dess plastegenskaper. Som ett resultat uppnås högkvalitativa svetsfogar på reaktiva metaller och legeringar, såsom niob , zirkonium , titan , molybden , etc. God kvalitet på elektronstrålesvetsning uppnås även på lågkolhaltiga, korrosionsbeständiga stål, koppar och koppar , nickel, aluminiumlegeringar .

Nackdelar med elektronstrålesvetsning:

  • Möjlighet att bilda icke-smältningar och kaviteter i svetsroten på metaller med hög värmeledningsförmåga och svetsar med ett stort djup-till-breddförhållande;
  • Det tar lång tid att skapa ett vakuum i arbetskammaren efter att produkterna laddats.

Lasersvetsning

Värmekällan är en laserstråle . Alla typer av lasersystem används . Den höga energikoncentrationen, den höga hastigheten för lasersvetsning jämfört med bågsvetsning och den obetydliga termiska effekten på den värmepåverkade zonen på grund av de höga uppvärmnings- och kylningshastigheterna av metallen ökar avsevärt motståndet hos de flesta konstruktionsmaterial mot formationen av varma och kalla sprickor. Detta säkerställer hög kvalitet på svetsfogar från material som är dåligt svetsade med andra svetsmetoder.

Lasersvetsning utförs i luft eller i skyddsgaser: argon, CO 2 . Vakuum, som vid elektronstrålesvetsning, behövs inte, så stora strukturer kan svetsas med en laserstråle. Laserstrålen är lätt att styra och justera, med hjälp av spegeloptiska system transporteras den enkelt och riktas till platser som är svåra att nå på annat sätt. Till skillnad från en elektronstråle och en ljusbåge påverkas den inte av magnetfält, vilket säkerställer en stabil sömbildning. På grund av den höga koncentrationen av energi (på en plats med en diameter på 0,1 mm eller mindre) under lasersvetsning är svetsbassängens volym liten, bredden på den värmepåverkade zonen liten och uppvärmnings- och kylningshastigheterna är höga. Detta ger hög teknisk styrka hos svetsade fogar, små deformationer av svetsade strukturer [10] .

Flash stumsvetsning av plast

Värmekällan är ett platt värmeelement belagt med PTFE . Svetsning är indelad i 5 steg: uppvärmning under tryck, uppvärmning av massan, borttagning av värmeelementet, svetsning, stelning.

Svetsning med inbyggda värmare

Den appliceras på svetsning av polyetenrör. Värmekällan är motståndselementen lödda i den svetsade sockeln. Vid svetsning med inbäddade elektriska värmare är polyetenrör sammankopplade med hjälp av speciella plastbeslag, som har en inbyggd elektrisk spiral av metalltråd på den inre ytan. Produktionen av en svetsfog sker som ett resultat av smältning av polyeten på ytorna av rör och delar (kopplingar, böjar, sadel-tees) på grund av värmen som genereras av flödet av elektrisk ström genom spiraltråden och efterföljande naturlig kylning av leden.

Gjuterisvetsning

Termomekanisk klass

Smidessvetsning

Den första typen av svetsning i historien. Anslutningen av material utförs på grund av förekomsten av interatomära bindningar under plastisk deformation med ett verktyg ( hammare ). För närvarande används det praktiskt taget inte i industrin.

Kontaktsvetsning

Vid svetsning sker två på varandra följande processer: uppvärmning av de svetsade produkterna till ett plastiskt tillstånd och deras gemensamma plastiska deformation. De huvudsakliga varianterna av kontaktsvetsning är: kontaktpunktsvetsning , stumsvetsning, lättnadssvetsning, sömsvetsning.

Punktsvetsning

Vid punktsvetsning kläms delarna fast i svetsmaskinens elektroder eller speciella svetstänger. Efter det börjar en stor ström flyta mellan elektroderna, vilket värmer metallen i delarna vid kontaktpunkten till smälttemperaturer. Därefter stängs strömmen av och "smidning" utförs genom att öka elektrodernas kompressionskraft. Metallen kristalliserar när elektroderna komprimeras och en svetsfog bildas.

Stumsvetsning

Ämnena är svetsade längs hela kontaktplanet. Beroende på metallkvalitet, arbetsstyckenas tvärsnittsarea och kraven på fogens kvalitet, kan stumsvetsning utföras på ett av sätten.

Motståndsstumsvetsning

Ämnen som installeras och fixeras i kolvmaskinen pressas mot varandra med en kraft av en viss storlek, varefter en elektrisk ström passerar genom dem. När metallen i svetszonen värms upp till ett plastiskt tillstånd sker utfällning. Strömmen är avstängd till slutet av nederbörden. Denna metod för svetsning kräver bearbetning och noggrann rengöring av ytorna på arbetsstyckenas ändar.

Den ojämna uppvärmningen och oxidationen av metallen i ändarna av arbetsstyckena minskar kvaliteten på motståndssvetsning, vilket begränsar dess omfattning. Med en ökning av arbetsstyckenas tvärsnitt minskar svetskvaliteten särskilt märkbart, främst på grund av bildandet av oxider i fogen.

Flash stumsvetsning

Den består av två steg: smältning och utfällning. Arbetsstyckena placeras i maskinens klämmor, sedan slås strömmen på och de förs långsamt samman. I detta fall berör arbetsstyckenas ändar vid en eller flera punkter. På kontaktställen bildas hoppare, som omedelbart avdunstar och exploderar. Explosioner åtföljs av en karakteristisk utstötning av små droppar av smält metall från fogen. De resulterande metallångorna spelar rollen som en skyddande atmosfär och minskar oxidationen av den smälta metallen. Med ytterligare konvergens av ämnen uppstår bildandet och explosionen av hoppare i andra delar av ändarna. Som ett resultat värms arbetsstyckena på djupet, och ett tunt lager av smält metall visas på ändarna, vilket underlättar avlägsnandet av oxider från fogen. Under återflödesprocessen förkortas arbetsstyckena med en given mängd. Återflödet måste vara stabilt (kontinuerligt strömflöde i frånvaro av kortslutning av arbetsstyckena), särskilt före störning.

Under rubbning ökar konvergenshastigheten för arbetsstycken kraftigt, samtidigt som plastisk deformation utförs för en given tillåtelse. Övergången från att smälta till att rubba ska ske omedelbart, utan minsta avbrott. Nederbörden börjar när strömmen är på och slutar när strömmen är av.

Stumsvetsning genom kontinuerlig blinkning ger jämn uppvärmning av arbetsstyckena över tvärsnittet, ändarna på arbetsstyckena kräver inte noggrann förberedelse före svetsning, det är möjligt att svetsa arbetsstycken med ett tvärsnitt av komplex form och en stor yta, samt olika metaller och gör det möjligt att erhålla en stabil kvalitet på lederna. Dess betydande fördel är också möjligheten att relativt enkelt automatisera processen.

Snabbsvetsning används för att ansluta arbetsstycken med ett tvärsnitt på upp till 0,1 m 2 . Typiska produkter är element av rörformade strukturer, hjul, skenor, armerad betongförstärkning, plåtar, rör.

Projektionssvetsning

Reliefer skapas preliminärt på delar för svetsning - lokala höjder på ytan flera millimeter i diameter i storlek. Under svetsning sker kontakten mellan delarna längs relieferna, som smälts av svetsströmmen som passerar genom dem. I detta fall uppstår plastisk deformation av relieferna, oxider och föroreningar pressas ut. Efter att svetsströmmen slutat flyta kristalliserar den smälta metallen och fogen bildas. Fördelen med denna typ av svetsning är möjligheten att få flera högkvalitativa svetsfogar i en cykel.

Diffusionssvetsning

Den nuvarande källan för diffusionssvetsning kan vara de flesta av de energikällor som används vid metallsvetsning [~ 4] . Svetsning utförs på grund av diffusion  - ömsesidig penetration av atomer av svetsade produkter vid förhöjd temperatur. Svetsning utförs i en vakuumenhet som värmer fogarna till 800 °C. Istället för ett vakuum kan en skyddsgasmiljö användas . Den diffusa svetsmetoden kan användas för att skapa fogar av olika metaller som skiljer sig åt i sina fysikaliska och kemiska egenskaper, för att tillverka produkter från flerskiktiga kompositmaterial .

Metoden utvecklades på 1950-talet av N. F. Kazakov.

Svetsning med högfrekventa strömmar

Värmekällan är en högfrekvent ström som passerar mellan de svetsade produkterna. Med efterföljande plastisk deformation och kylning bildas en svetsfog [11] .

Friktionssvetsning

Det finns flera friktionssvetsningsscheman , koaxial dök upp först. Kärnan i processen är som följer: på specialutrustning (friktionssvetsmaskin) är en av delarna som ska svetsas installerad i en roterande chuck , den andra är monterad i en fast bromsok , som har förmågan att röra sig längs axeln . Den del som är installerad i chucken börjar rotera, och den del som är installerad i bromsoket närmar sig den första och utövar ett tillräckligt stort tryck på den. Som ett resultat av friktionen av ena änden mot den andra slits ytorna ut och metallskikten i olika delar närmar sig varandra på avstånd som motsvarar atomernas storlek. Atombindningar börjar verka (allmänna atommoln bildas och förstörs), som ett resultat uppstår termisk energi, som värmer ändarna på ämnena i den lokala zonen till smidestemperaturen. När de erforderliga parametrarna har nåtts stannar patronen abrupt och bromsoket fortsätter att trycka ytterligare en tid, som ett resultat bildas en integrerad anslutning. Svetsning sker i fast fas, liknande smide.

Metoden är ganska ekonomisk. Automatiserade friktionssvetsinstallationer förbrukar 9 gånger mindre elektricitet än motståndssvetsinstallationer. Delar kopplas ihop på några sekunder, praktiskt taget inga gasutsläpp. Med andra fördelar erhålls en hög svetskvalitet, eftersom porositet, inneslutningar och skal inte förekommer. Med beständigheten i lägena som tillhandahålls av automatiseringen av utrustningen säkerställs beständigheten i kvaliteten på svetsfogen, vilket i sin tur gör det möjligt att utesluta dyr 100% kontroll samtidigt som kvaliteten säkerställs. Nackdelarna inkluderar:

  • komplexiteten hos den nödvändiga utrustningen;
  • ett smalt tillämpningsområde för metoden (rotationskroppar är stumsvetsade);
  • omöjlighet att använda i icke-produktionsförhållanden;
  • diametrar på svetsade delar från 4 till 250 mm.

Metoden tillåter svetsning av olika material: koppar och aluminium , koppar och stål , aluminium och stål , inklusive de som inte kan svetsas med andra metoder.

Idén att svetsa delar genom friktion uttrycktes av svarvaren - uppfinnaren A. I. Chudikov [12] . På 1950-talet kunde han, med hjälp av en enkel svarv , fästa två stänger av mjukt stål.

Hittills finns det flera friktionssvetsningsscheman: såsom axiell, omrörning (tillåter svetsning av stationära delar), tröghet, etc.

Mekanisk klass

Explosiv svetsning

Svetsning utförs genom att närma sig atomerna i de produkter som ska svetsas till verkan av interatomiska krafter på grund av den energi som frigörs under explosionen . Med denna svetsmetod erhålls ofta bimetaller .

Ultraljudssvetsning av metaller

Svetsning utförs genom att närma sig atomerna i metallprodukterna som svetsas till verkningsavståndet för interatomära krafter på grund av energin från ultraljudsvibrationer som införs i materialen. Ultraljudssvetsning kännetecknas av ett antal positiva egenskaper, som, trots de höga kostnaderna för utrustning, bestämmer dess användning vid produktion av mikrokretsar (svetsning av ledare med kontaktdynor), precisionsprodukter, svetsning av olika typer av metaller och metaller med icke -metaller.

Kallsvetsning

Kallsvetsning är en anslutning av homogena eller inhomogena metaller vid en temperatur under den lägsta omkristallisationstemperaturen ; svetsning uppstår på grund av plastisk deformation av de svetsade metallerna i fogzonen under påverkan av mekanisk kraft. För att utföra kallsvetsning är det nödvändigt att avlägsna oxider och föroreningar från ytorna som ska svetsas och föra ytorna som ska sammanfogas närmare avståndet för kristallgitterparametern; i praktiken skapar de betydande plastiska deformationer. Kallsvetsning kan producera stum-, lap- och tee-fogar. Före svetsning rengörs ytorna som ska svetsas från föroreningar genom avfettning, bearbetning med en roterande stålborste och skrapning. Vid stumsvetsning skärs trådarna endast av ändarna [13] [14] .
Styrkan hos fogen beror avsevärt på kompressionskraften och graden av deformation av delarna som svetsas.

Kallsvetsning kan sammanfoga till exempel aluminium , koppar , bly , zink , nickel , silver , kadmium , järn . Fördelen med kallsvetsning jämfört med andra svetsmetoder är särskilt stor vid sammanfogning av olika metaller som är känsliga för värme eller bildar intermetalliska föreningar vid upphettning [15] .

Andra typer av svetsning

Svetsning av blodkärl

Svetsning av blodkärl är svetsning av blodkärl genom att höja temperaturen i vävnader till 60-70 °C [16] .

Verktyg och fixturer för svetsning

Säkerhetsföreskrifter

Elsvetsarbete är tillåtet för personer som har fyllt 18 år, som genomgått särskild utbildning, har intyg för rätt att svetsa och en andra behörighetsgrupp för elsäkerhet [17] .

Internationella beteckningar av svetsmetoder

I internationell praxis antas förkortade beteckningar för svetsmetoder, som anges i den internationella standarden ISO 4063:2009 eller dess ryska motsvarighet GOST R ISO 4063-2010 [~ 2] . Några av dessa beteckningar ges nedan:

Numerisk beteckning Namn på svetsmetod Förkortning som används i USA
111 Svetsning manuell båge förbrukningselektrod (bågsvets förbrukningsbar belagd elektrod) SMAW
114 Fluxkärna självskärmande bågsvetsning FCAW-S
12 Nedsänkt bågsvetsning FICK SYN PÅ
135 Gasskyddad förbrukningsbar elektrodsvetsning GMAW
136 Fluxkärna bågsvetsning i aktiv gas FCAW-G
141 Bågsvetsning med icke förbrukningsbar volframelektrod i skyddsgas GTAW

Svetsning i konsten

Svetsning ses ofta som ett ämne för socialistisk realism .

Elektrisk svetsare. Byst på museet för socialistisk konst i Sofia Svetsning i rymden på ett frimärke. 2006

Organisationer

Svetsprocesser är standardiserade av American Welding Society och European Welding Federation .

Utbildningsorganisationer specialiserade på svetsning: Welding Institute (England), Edison Welding Institute (USA), Paton Electric Welding Institute (Ukraina), International Welding Institute (Frankrike).

Se även

Anteckningar

Fotnoter
  1. ↑ Klassificering , bilaga (hänvisning).
  2. ↑ 1 2 3 Symboler , Symboler för processer.
  3. ↑ 1 2 3 4 Svetsning , § 111 Allmän information om svetsning i skyddsgaser., sid. 348.
  4. ↑ Klassificering , noter 1.
Källor
  1. ↑ 1 2 GOST 2601-84 // Svetsning av metaller. Termer och definitioner av grundläggande begrepp. - M . : IPK Standards Publishing House, 1984.
  2. ↑ 1 2 Svetsrobotar: Teknik, systemproblem och tillämpning Arkiverad 16 augusti 2021 på Wayback Machine .
  3. ↑ Howard B. Cary; Scott C. Helzer Modern svetsteknik. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education. (2005). ISBN 0-13-113029-3 .
  4. ↑ Romanov R. R.  Datorsimulering av robotrörelse för motståndspunktsvetsning  // Postulat. - 2018. - Nr 6 . Arkiverad från originalet den 2 januari 2019.  - Konst. 119 (9 sidor).
  5. ↑ Gladkov E. A., Brodyagin V. N., Perkovsky R. A. . Automatisering av svetsprocesser. - M . : Förlag av MSTU im. N. E. Bauman , 2014. - 424 sid. - ISBN 978-5-7038-3861-7 .  - S. 6-7.
  6. ↑ Svetsjournaler . Tillträdesdatum: 5 januari 2015. Arkiverad från originalet 5 januari 2015.
  7. ↑ Fysiska grunder för svetsning // Handbok: Svetsning inom maskinteknik . Hämtad 27 juli 2016. Arkiverad från originalet 26 juli 2016.
  8. ↑ Klassificering av metallsvetsning. Schema . Webbplats www.gost-svarka.ru . Hämtad 3 november 2010. Arkiverad från originalet 21 september 2011.
  9. ↑ Arkiverad kopia (länk ej tillgänglig) . Hämtad 8 februari 2007. Arkiverad från originalet 27 september 2007. 
  10. ↑ Lasersvetsning . Hämtad 1 april 2012. Arkiverad från originalet 26 mars 2012.
  11. ↑ Högfrekvent svetsning . Hämtad 5 januari 2015. Arkiverad från originalet 4 april 2015.
  12. ↑ Friktionssvetsning . Hämtad 20 december 2013. Arkiverad från originalet 21 december 2013.
  13. ↑ Kallsvetsning av metaller . Hämtad 7 december 2013. Arkiverad från originalet 11 december 2013.
  14. ↑ Skoybeda A. T. et al. Maskindelar och designgrunder: Lärobok / A. T. Kuzmin, A. V. Kuzmin, N. N. Makeichik; Under totalt ed. A. T. Skoybedy. - Minsk: "The Highest School", 2000. - 584 s. - 3000 exemplar. ISBN 985-06-0081-0
  15. ↑ Kallsvetsning (otillgänglig länk) . Hämtad 7 december 2013. Arkiverad från originalet 30 maj 2013. 
  16. ↑ Svetsning och relaterade teknologier inom medicin . Datum för åtkomst: 28 november 2018. Arkiverad från originalet 28 november 2018.
  17. ↑ GOST 12.3.003-86 System för arbetssäkerhetsstandarder. Elarbeten. Säkerhetskrav

Litteratur

Normativ litteratur

GOST
  • GOST R ISO 17659-2009 Svetsning. Flerspråkiga termer för svetsfogar.
  • GOST R ISO 17659-2009 // Svetsning. Flerspråkiga termer för svetsfogar. - M. : FSUE "Standartinform", 2009.
  • GOST EN 13705-2015 // Svetsning av termoplaster. Utrustning för varmgassvetsning och extruderingssvetsning. — 2015.
  • GOST 19521-74 // Svetsning av metaller. Klassificering. - 1975-01-01.
  • GOST EN 1011-6-2017 // Svetsning. Rekommendationer för svetsning av metalliska material. Del 6. Lasersvetsning. - 01/03/2019.
  • GOST 12.4.254-2013 // System för arbetssäkerhetsstandarder (SSBT). Personlig skyddsutrustning för ögon och ansikte vid svetsning och liknande processer. Allmänna specifikationer (som ändrade). - 2014-06-01.
  • GOST R ISO 4063-2010 // Svetsning och relaterade processer. Lista och symboler för processer. - 2012-01-01.
  • GOST 8713-79 Nedsänkt bågsvetsning. Anslutningar är svetsade. Grundläggande typer, konstruktionselement och dimensioner.
  • GOST 11533-75 Automatisk och halvautomatisk nedsänkt bågsvetsning. Anslutningar är svetsade i spetsiga och trubbiga vinklar. Grundläggande typer, konstruktionselement och dimensioner.
  • GOST 5264-80 Manuell bågsvetsning. Anslutningar är svetsade. Grundläggande typer, konstruktionselement och dimensioner.
  • GOST 11534-75 Manuell bågsvetsning. Anslutningar är svetsade i spetsiga och trubbiga vinklar. Grundläggande typer, konstruktionselement och dimensioner.
  • GOST 14771-76 Skärmad bågsvetsning. Anslutningar är svetsade. Grundläggande typer, konstruktionselement och dimensioner.
  • GOST 23518-79 Skärmad bågsvetsning. Anslutningar är svetsade i spetsiga och trubbiga vinklar. Grundläggande typer, konstruktionselement och dimensioner.
  • GOST 14776-79 Bågsvetsning . Svetsade punktfogar. Grundläggande typer, konstruktionselement och dimensioner.
  • GOST R ISO 2553-2017 Svetsning och relaterade processer. Symboler på ritningarna. Svetsade anslutningar.

Teknisk litteratur

  • Cheban V.A. Svetsarbeten / Redaktör: Oksana Morozova, teknisk redaktör Galina Logvinova. - 5:e uppl. - Rostov-on-Don: "Phoenix", 2008. - 412 s. — (Primär yrkesutbildning). - 3000 exemplar.  — ISBN 978-5-222-13621-8 .
  • Kolganov L. S. Svetsproduktion / Chefredaktör: E. Yusupyants. - Rostov-on-Don : "Phoenix", 2002. - 512 s. — (gymnasial yrkesutbildning). — 10 000 exemplar.  — ISBN 5-222-02623-X .
  • Kornienko A. N. Vid ursprunget till "electrohephaestus". - M . : Mashinostroenie , 1987.
  • Malysh V. M. , Soroka M. M. Elsvetsning. - Kiev : Tekhnika, 1986.
  • Krasovsky P.I. , Mntkevich E.K. Autogen svetsning. — M.: 1926.
  • Lavrov S. I. Autogen bearbetning av metaller. — Berlin , 1925.
  • Kontakta svetsutrustning / VV Smirnov. — Referensmanual. - St Petersburg. : Energoatomizdat , 2000. - 848 sid. — ISBN 5-283-04528-5 .
  • Sidorov M.A. Elektriska svetsljus lockar. - M . : " Kunskap ", 1985.
  • Achenbach F.U. , Lavroff S. Elektrlsches und autogenes Schweissen und Schneiden von Metallen. — Berlin , 1925.
  • Pochekutov E. B. TCM som kunskap om livet. — Krasnoyarsk , 1985
  • Nikolaev G. A. Svetsning i maskinteknik: En uppslagsbok i 4 volymer - M .: Mashinostroenie , 1978 (1-4 volymer).
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk