Varjenje: metode in oprema za varjenje. Varjeni spoji

Postopek varjenja pomaga pri premisleku o uporabi materialov v proizvodnem procesu, hkrati pa bistveno prihrani porabljen čas. Hkrati pa mehanizacija in avtomatizacija napredujeta v velikih korakih, produktivnost se povečuje, delovni pogoji delavcev pa se izboljšujejo.

Kaj je varjenje

Varjenje je napreden tehnološki proces, ki vam omogoča, da dobite vse-v-enem spoje delov, kot tudi ustvariti strukture visoke operativne kakovosti. Prednosti varjenih spojev omogočajo njihovo nenehno uporabo pri ustvarjanju različnih vrst konstrukcij.

Znanstveni in tehnični napredek ne miruje, v to je vključen tudi varjenje. Metode varjenja se širijo, uporabljajo se vsi novi tipi. Na primer, v mikroelektroniki je danes na voljo možnost varjenja delov z debelino več mikrometrov in v težkem strojništvu - delov z debelino več metrov. Glede na to, da se v proizvodnji uporabljajo ogljikova in nizkolegirana jekla, se vedno pogosteje uporabljajo posebne metode varjenja specialnih zlitin, lahkih zlitin in tistih na osnovi titana, molibdena, cirkonija in drugih kovin. Progresivnost varilnih metod in njena vrsta vplivajo na kakovost končnih izdelkov in učinkovitost celotne proizvodnje. Hkrati pa ne pozabijo na opremo za varjenje kovin - veliko pozornosti namenjamo njenemu ustvarjanju in naknadnemu opremljanju.

Stalno zapletanje konstrukcij in rast obsega varjenja zahtevata stalno tehnološko prekvalifikacijo proizvodnje, to je izboljšanje njene delovne intenzivnosti, ekonomskih kazalnikov, mehanizacije in avtomatizacije.

Kaj so varjeni spoji

Običajno je za pridobitev kompleksne strukture potrebno med seboj povezati posamezne elemente: dele, enote, komponente. Ta združenja vključujejo ločljive ali neločljive povezave.

Neločljivi spoji, pri katerih je bilo uporabljeno ročno varjenje, se imenujejo zvarjeni spoji. Praviloma tako pritrdite kovinske izdelke. Toda varjeni spoji se uporabljajo tudi za nekovinske dele - plastiko, keramiko ali kombinacijo obeh.

Za pridobitev varjenega spoja niso potrebni dodatni priključni elementi (zakovice, obloge). Tukaj povezavo tvorijo notranje sile sistema, t.j. kovinski atomi obeh delov tvorita medsebojne vezi. Ioni in elektroni medsebojno delujejo in tvorijo kovinsko vez.

Da bi dobili zvarni spoj, ni dovolj samo držati dele skupaj - potrebujejo dodatno energijo, s pomočjo katere bodo atomi premagali energetsko pregrado. To energijo prejmejo pri varjenju s toplotno ali mehansko aktivacijo. Zato je za pridobitev zvarnih spojev potrebno združiti dele in uporabiti aktivacijsko energijo.

Vrste varjenja

Od vrste aktivacije, ki je podlaga za varjene spoje, se razlikujejo glavne metode varjenja: taljenje in tlak.

V prvem pogledu se spojeni robovi delov stopijo s pomočjo vira toplote. Na takih površinah se pojavi tekoča kovina. Ko se združi v maso, se izkaže kopel za tekoče varjenje. Nato se zvarni bazen ohladi, tekoča kovina postane trdna in se izkaže zvarni šiv.

Tlačno varjenje je kontinuirana ali občasna plastična deformacija robov kovinskih delov. S pomočjo plastične deformacije so lažje in hitreje vzpostavljene medatomske vezi v povezovalnih delih. Za pospešitev postopka se med varjenjem uporabljajo tlak in toplota.

Tlačno varjenje, njegove metode

Kaj je ta tip, ki smo ga opisali zgoraj, zdaj upoštevamo metode varjenja kovin pod pritiskom:

Kontaktno varjenje . Pri tem se deli segrejejo s toploto, ki se oblikuje v delih, ki jih je treba variti, ko skozi njih teče tok. Ko se deli rahlo segrejejo ali stopijo, se stisnejo. Tako se dogaja varjenje. Načini varjenja: kape, pika, šivi.

Pri bočnem varjenju so deli pritrjeni s tokovnimi objemkami, konci sta povezani in zagnan je varilni tok. V mestih sponk se deli segrejejo, nato se stisnejo. Tako se izkaže zvar. Ta metoda se uporablja predvsem pri povezovanju cevi in ​​delov s kompaktnim prerezom. Metode varjenja cevi so lahko drugačne, vendar se to šteje za glavno.

Pri točkovnem varjenju se deli povežejo s posameznimi točkami. Ta metoda je pritrjena pločevinaste dele. Plošče, ki jih je treba variti, so zložene in stisnjene s pomočjo bakrenih valjastih elektrod varilnega stroja. Po tem, naj trenutni. Tako se izkaže točkovni zvar. Takšna povezava se izvaja hitro in učinkovito.

Varjenje se uporablja tudi za priključitev pločevinastih delov. Ta vrsta varjenja je podobna prejšnji, le v tem primeru so elektrode bakrene plošče, ki se valjajo vzdolž varjenih robov. Tok s takšno povezavo se mora začeti v presledkih. Sam šiv je zelo močan in tesen.

Druga vrsta ultrazvočnega varjenja . Temelji na kombiniranem učinku na varjene kovinske dele ultrazvočnih vibracij in tlačne sile. Posebni ultrazvočni generatorji pretvarjajo električno energijo v mehansko. Ko se poroča o delih, ki se varijo mehanske vibracije vibracije se začnejo z ultrazvočno frekvenco. Ta vibracija povzroča trenje, s pomočjo katere se površine segrejejo, nato se zgodi kompresija - in povezava je pripravljena. Ta metoda se uporablja za lepljenje tankih kovinskih delov ali pri varjenju nekovinskih izdelkov (plastike).

Varjenje s trenjem . Ta metoda vključuje drgnjenje delov, ki jih je treba variti pred segrevanjem. Po tem se deli v plastičnem stanju stisnejo in oblikuje se spoj. Takšno varjenje se uporablja pri izdelavi kompozitnega orodja (vrtalniki, rezalniki, povrtala itd.) In tudi, kadar je potrebno povezati različne materiale.

Difuzijsko varjenje . Med takšnim varjenjem se deli rahlo segrejejo in se rahlo strgajo, potem pa se postavijo v prazno komoro in se tam zadržijo določen čas. Takšni pogoji potiskajo atome na površinah delov v medsebojno difuzijo. Za ogrevanje se običajno uporablja metoda indukcije. Velik plus te metode je, da se deli ne topijo ali deformirajo. Z njim lahko povežete skoraj vse kovine in njihove kombinacije, kot tudi kovinske dele z nekovinskim - iz keramike, stekla, grafita.

Visokofrekvenčno varjenje . Tu se robovi segrejejo z visokofrekvenčnimi tokovi in ​​nato stisnejo. Ta metoda varuje vzdolžne šive cevi iz jekla, medenine in drugih materialov.

Hladno varjenje . Pri tej metodi se varjenje izvaja z močnim stiskanjem delov. V tem primeru pride do močne deformacije kovine in vzpostavitve povezave. Hkrati ni ogrevanja. Na ta način so plastični deli povezani, na primer baker ali aluminij. Uporablja se v elektroindustriji.

Eksplozijsko varjenje . Tukaj zaradi eksplozije trkajo hitro gibajoči se varilni deli in nastane spoj. S to metodo dobimo bimetalne gredice, združimo različne materiale. Razmislite, kaj lahko varite.

Metode fuzijskega varjenja

Te vrste spojin niso toliko.

Plinsko varjenje . Pri tem se glavni polnilni material tali iz toplote plinskega požara, ki se pojavi pri zgorevanju gorljivih plinov in kisika. Za ta namen se običajno uporablja acetilen, ki v kombinaciji s kisikom povzroči zelo visoko temperaturo plamena. Ta varjenje se uporablja za jeklene izdelke, barvne kovine in za različne vrste popravil.

Elektronsko varjenje . Za to vrsto potrebujete posebno kamero, kjer je visoka ločljivost medija. Osnovna kovina se stopi z obsevanjem s hitro premikajočimi se elektroni. Vakuum v komori je potreben za zaščito varjene kovine in za preprečitev ionizacije medija z elektroni. Pri tej metodi se na mestu segrevanja tvori visoka koncentracija toplote. S pomočjo elektronskega varjenja se povezujejo ognjevarni, kemično visoko aktivne kovine in njihove zlitine.

Laser . Tu se taljenje delov, ki jih je treba povezati, proizvaja z energijo svetlobnega žarka, ki ga oddaja optični kvantni generator. Ko lasersko varjenje na mestu ogrevanja akumulira visoko koncentracijo energije. Z njim združite različne kovine, njihove zlitine in kombinacije. Prednosti laserskega varjenja: postopek je hiter, majhna toplotno prizadeta cona in majhna velikost zvara.

To so vse glavne vrste in metode fuzijskega varjenja.

Razvrstitev

Danes obstajajo različne metode varjenja. GOST klasificira varilne postopke v več kot 150 sortah. Klasifikacija temelji na naslednjih značilnostih: fizični, tehnični in tehnološki. Klasifikacija varilnih metod po fizikalnih lastnostih deli vse tipe v tri razrede: termične, termomehanske in mehanske. Osnova te ločitve je oblika energije, ki se uporablja v varjenih spojih.

Termalni razred vključuje tiste vrste, kjer je prisotna toplotna energija:

• plin;
• lok;
• elektrolita;
• elektronski žarek;
• laser, itd.

Termomehanski razred zajema tiste vrste varjenja, kjer je prisotna toplotna energija in tlak:

• kontakt;
• difuzija;
• plinske stiskalnice;
• obločno stiskanje;
• kovač in drugi

Tlačno varjenje je mehanski razred, tj. Kjer se uporablja mehanska energija:

• hladno varjenje;
• varjenje s trenjem;
• ultrazvok itd.

Tehnične značilnosti klasifikacije so naslednje: t

• način za zaščito kovine na zvaru;
• kontinuiteta procesov;
• mehanizacijo varilnega postopka.

Tehnološke značilnosti vsake metode so različne in določene individualno. Na primer, klasifikacija obločno varjenje lahko temelji na: vrsti elektrode, naravi zaščite, stopnji avtomatizacije itd.

Tehnologija varjenja in oprema zanj

Kontaktno varjenje je eden najpogostejših tipov. Nastal je v XVIII. Stoletju, v XIX. Stoletju pa se je pojavila posebna oprema za odporno varjenje. Do leta 2000 se je razvijal in množično uvajal v proizvodnjo, danes pa je to najbolj produktivno varjenje.

Metode varjenja na ta način smo že obravnavali zgoraj. To je točko, šivanje in rit.

Način kontaktnega varjenja je določen s konstrukcijskimi in tehnološkimi lastnostmi procesa. Te vključujejo:

• vrsta varilnega toka;
• oblika pulza;
• kraj tekoče oskrbe;
• število impulzov;
• število točk, ki jih je treba variti hkrati;
• narava segrevanja kovine;
• naravo stiskanja mesta varjenja;
• stopnja deformacije mesta varjenja;
• Priprava površine varjenih delov;
• vrsta priključnih delov;
• dodatni viri toplote;
• intenzivnost načina varjenja.

Z združevanjem različnih oblikovnih in tehnoloških značilnosti lahko dobite približno 200 metod uporovnega varjenja.

Glavne prednosti so:

• takojšnje ustvarjanje visoko koncentriranega usmerjenega pretoka toplotne energije;
• preprost tehnološki proces;
• minimalna poraba električne energije, zraka in vode;
• polnilna žica, zaščitni medij in drugi pomožni materiali niso potrebni za oblikovanje spoja;
• minimalna prisilna deformacija pri varjenem spoju;
• odsotnost upogibanja in območja toplotnega vpliva;
• enostavna mehanizacija in avtomatizacija pri nakladanju in razkladanju delov, zato je zagotovljena visoka zmogljivost.

Kontaktno varjenje se uporablja na mnogih področjih: vesoljska plovila in mikrovezja v elektroniki ter glavni cevovodi in gospodinjski predmeti.

Ta metoda se uporablja za kombinacijo strukturnih, legiranih, toplotno odpornih in odpornih proti koroziji jekel, titana, aluminija, magnezijevih zlitin, medenine, brona, ognjevzdržnih zlitin in kompozitnih kovin.

S pomočjo kontaktnega varjenja se množično proizvajajo avtomobili, osebni avtomobili, elektronske naprave, polagajo tramovi in ​​železniške proge.

Plinsko varjenje

Pri varjenju s plinom so kovinski izdelki povezani s taljenjem robov delov. Ta metoda je precej preprosta, ne zahteva kompleksne opreme in tudi ne potrebuje električne energije za takšno delo. Toda ta metoda ima svoje pomanjkljivosti: nizko hitrost in veliko ogrevalno cono varjenega izdelka.

Vendar se plinsko varjenje aktivno uporablja v različnih panogah. Uporablja se za popravila, izdelavo tankih jeklenih pločevin, tankostenskih cevi in ​​popolnoma različnih delov.

Pri takšnem varjenju se uporablja plinski gorilnik, ki deluje na vnetljiv plin s kisikom. Pri gorenju nastaja toplotna moč, ki jo lahko nastavite z nasveti.

Obstajajo naslednje metode varjenja s plinom: desno in levo. Z levo metodo se postopek odvija od desne proti levi. Tukaj poveljnik ne usmerja plamena neposredno na proizvod, temveč premika polnilno žico pred plamenom gorilnika.

Ta metoda je najbolj priljubljena, saj se uporablja za varjenje precej tankih izdelkov in nizko topnih kovin. Segreje robove izdelka, kar omogoča dobro premikanje zvara. Hkrati poveljnik krmiljenja oblikuje varilni spoj, kar zagotavlja dobro kakovost in najboljši videz.

S pravilno metodo je smer drugačna - od leve proti desni. Plamen tukaj gre naravnost v varjeni šiv, polnilna žica pa se pomika za plamenom. Ta metoda bolje ščiti varilno bazo pred zrakom, kovina se počasi ohlaja in se toplota širi počasneje skozi izdelek.

Pravi način je bolj ekonomičen in zmogljiv. V tem primeru je leva pot boljša za varjenje tankih kovin, pri čemer bo zmogljivost bolj optimalna.

Spojina iz litega železa

Znano je, da litega železa ne varimo dobro, zato takšne strukture niso izdelane iz njega. Litega železa se varimo v dveh primerih: popravimo napake različnih odlitkov in popravimo posamezne litoželezne dele tovarniške opreme.

Specifične lastnosti materiala znatno otežijo postopek:

• lito železo ne dopušča visokih stopenj hlajenja, ki so značilne za varjenje;
• zaradi nizkih plastičnih lastnosti in občutljivosti na prenapetost;
• med hlajenjem se poveča prostornina litega železa, kar ustvarja napetostno stanje v varilnem območju;
• Med procesom se ogljik, ki je del litega železa, izgori, zaradi česar je kovina porozna.

Kljub temu je to gradivo pogosto povezano. Obstajajo naslednje metode varjenja litega železa:

Vroče . Tukaj se litega železa enakomerno segreje in nato počasi ohladi. To zagotavlja grafitizacijo materiala in preprečuje sproščanje ogljika.

Pol vroče . Pri tem se doseže tudi grafitizacija litega železa, vendar na drugačen način z uvajanjem grafitizacijskih snovi v varilno cono. V tem primeru se izdelek segreje s pomočjo gotovega plamena.

Hladno Pri tej vrsti varjenja se izdelek ne segreje, sam proces pa poteka s pomočjo jeklenih elektrod, elektrod in posebnih zlitin s pomočjo litoželeznih elektrod.

Arc

Najbolj običajna metoda je obločno varjenje. Sam proces je fuzijsko varjenje, pri katerem se robovi segrejejo s toploto. električni lok. Obstajajo naslednje metode obločnega varjenja:

Elektrolit . Sestoji iz taljenja predelanih proizvodov in elektrode s pomočjo toplote, ki jo oddaja tok, ki poteka skozi staljeno žlindro.

Varjenje z zaščitnim plinom . Pojavi se z netaljeno ali talilno elektrodo. V prvem primeru robovi tvorijo zvar. V drugem primeru šiv tvori staljeno elektrodno žico. Da se šiv med predelavo ne oksidira, je zaščiten s posebnim plinom.

Ročno obločno varjenje . Proizvaja se na dva načina: s taljenjem in neuporabno elektrodo.

Ročno obločno varjenje neuporabna elektroda je v stiku z obdelanimi robovi izdelka. Ta vrsta povezave s potrošno elektrodo poteka s pomočjo kosa s premazom.