13. СУТЬ ЗВАРЮВАННЯ ТА ПАЯННЯ

Вивчивши матеріали цього розділу, учні вмітимуть:

• визначати, що таке зварювання;

• ідентифікувати види зварювання залежно від виду прикладеної енергії;

• визначати, до якого класу належать способи зварювання.

1. Зварювання - це отримання нероз'ємних з'єднань за рахунок встановлення міжатомних зв'язків між частинами, які з'єднуються при їх нагріванні і (або) пластичній деформації. Це визначення стосується як металів, так і неметалевих матеріалів (пластмаси, скла тощо).

2. Зварюваністю називають властивість металу і з'єднань металів утворювати при встановленій технології зварювання з'єднання, які відповідають вимогам, зумовленим конструкцією та експлуатацією виробу. На зварюваність сталі найбільше впливає її хімічний склад. Добре зварюються низьковуглецеві сталі. Зварювання середньовуглецевих сталей можливе за умови дотримання особливої технології. Ручне дугове зварювання високовуглеце-вих сталей не рекомендується.

3. Для утворення зварювальних з'єднань необхідно зблизити краї з'єднувальних частин і створити умови для того, щоб між ними почали діяти міжатомні зв'язки. Ці зв'язки можуть установитися між деталями тільки тоді, коли атоми, що з'єднаються, отримають енергію ззовні і внаслідок цього отримають відповідні переміщення, які дадуть їм змогу зайняти в загальній атомній решітці

стійке положення (досягти рівноваги між силами притягування та відштовхування).

4. Використовують понад 60 видів зварювання, які класифікуються за основними фізичними ознаками. Залежно від форми енергії, що використовується, є три класи зварювання: термічний, термомеханічний і механічний.

5. Термічний клас зварювання характеризується тим, що від нагрівання зовнішнім джерелом утворюється рідкий метал оплавлених кромок, який самовільно з'єднується (якоюсь мірою перемішується). При цьому утворюється ванна розплавленого металу. Після усунення джерела нагрівання метал зварювальної ванни кристалізується і утворює зварювальний шов, який з'єднує зварювані частини. Шов може утворюватися тільки за рахунок переплавлення металу на кромках або допоміжного присадного металу, введеного у зварювальну ванну.

6. Усі види зварювання термічного класу визначаються безпосередньо джерелом тепла, яке використовують для розплавлення металу, наприклад:

- дугове - найпоширеніший спосіб з'єднання металевих деталей, який використовує тепло електричної дуги;

- газове - зварювання плавленням, під час якого для нагрівання використовують тепло полум'я суміші газів, що спалюється за допомогою пальника;

- електрошлакове - зварювання плавленням, під час якого для нагрівання металу використовують тепло, що виділяється при проходженні електричного струму через розплавлений шлак;

- термітне - зварювання, при якому для нагрівання використовують тепло горіння термітної суміші (термітів), що складається з порошків металів, дуже подібних до кисню, наприклад алюмінію, і порошків оксиду заліза.

7. Суть механічного класу зварювання полягає у пластичному деформуванні металу на кромках частин, які зварюються, що досягається статичним або ударним навантаженням. Завдяки пластичній деформації метал на кромках зазнає тертя між собою, що прискорює процес установлення міжатомних зв'язків між сусідніми частинами. Механічний клас охоплює види зварювання з використанням механічної енергії й тиску:

- зварювання холодне виконується при кімнатній температурі деталей (без нагрівання) завдяки глибокій пластичній деформації ділянок металу в зоні з'єднання. Використовують для з'єднання високопластичних металів (мідь, алюміній та ін.);

- зварювання тертям основане на нагріванні металу до пластичного стану за рахунок виділення тепла під час тертя торцевої поверхні однієї деталі об іншу.

8. Термомеханічний клас об'єднує види зварювання, під час яких використовується як теплова енергія, так і тиск:

- контактне стикове - зварювання з використанням тиску. Нагрівання створюється теплом, яке виділяється при проходженні електричного струму через з'єднувані частини, що контактують;

- контактне точкове - зварювання, при якому з'єднання елементів виконуються на ділянках, що обмежені площею торців електродів, до яких підводять струм і передають стискувальне зусилля;

- контактне шовне - коли окремі точки частково перекривають одна одну, утворюючи безперервний шов деталей, що зварюються. Листи металу пропускають між роликами, які обертаються і через які проходить електричний струм;

- газопресове - зварювання тиском, під час якого нагрівання проводиться полум'ям газів, які спалюються на виході зварного пальника.

9. Електродугове зварювання - спосіб з'єднання металевих деталей, який використовує тепло електричної дуги. Електричною або зварювальною дугою називають явище з утворенням перш за все концентрованої променевої енергії, теплоти, звуку та інших ефектів у проміжку між електродом і деталлю, який заповнений повітрям або газами, при проходженні електричного струму в цьому проміжку.

10. Ручне дугове зварювання виконує людина за допомогою електрода, який плавиться або не плавиться.

11. Дугове зварювання в захисному газі може виконуватись електродом, що не плавиться (вольфрамовим), коли зварний шов формується за рахунок металу розплавлених кромок, а також присаджувального дроту. Розплавлений метал захищають від окислення і азотування струменем захисного газу, який витісняє атмосферне повітря із зони дуги.

12. Крім цього, може бути зварювання в захисному газі електродом, що плавиться. В зону дуги подається електродний дріт, який плавиться і бере участь у формуванні зварного шва. Розплавлений метал захищають від окислення і азотування так само, як і в першому випадку. Це зварювання ще називають напівавтоматичним, оскільки автоматизують тільки процес подання електродного дроту.

13. Дугове зварювання під шаром флюсу - це зварювання, коли електрична дуга горить між основним металом та електродним дротом під шаром сипучого флюсу і розплавленого шлаку, який захищає зварювальну ванну від атмосферного повітря. Зварювання під флюсом ще називають автоматичним, адже подання електрода в зону дуги та переміщення його вздовж зварюваних кромок виконується автоматично.

14. Плазмові багатофункціональні апарати використовують для різання, зварювання, паяння, гартування та напилення металів і неметалів. Ці апарати складаються з плазмового пальника та електронного блока живлення. Плазмовий пальник використовується для отримання теплової енергії.

Всередині стволу пальника між анодом і катодом запалюється електрична дуга, яка перетворює рідину (воду) спочатку на пару, а потім на плазму. При цьому пара іонізується і під природно утвореним тиском виходить із сопла пальника у вигляді плазмового струменя.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Які умови необхідно створити, щоб відбулося зварювання?

2. Які є три класи зварювання?

3. Які види зварювання належать до термомеханічного класу?

4. Назвіть види термічного класу зварювання.

5. До якого класу належить електрошлакове зварювання?

6. У чому суть термітного зварювання?

7. Чим відрізняється автоматичне зварювання від напівавтоматичного?

8. Яке призначення флюсу при автоматичному зварюванні?

9. Який спосіб зварювання є найпоширенішим?

10. Як називають зварювання плавленням, під час якого для нагрівання металу використовується тепло, що виділяється при проходженні електричного струму через розплавлений шлак?

11. Як називають зварювання, при якому метал розплавляють теплом реакції заміщення оксиду заліза алюмінієм?

 

 

Це матеріал з підручника "Матеріалознавство та технологія металів" Власенко 2019