Контактная сварка осуществляется при нагреве деталей электрическим током и их пластической деформации (сдавливании) в месте нагрева. Местный нагрев достигается за счёт сопротивления электрическому току свариваемых деталей в месте их контакта. Существует несколько видов контактной сварки, отличающихся формой сварного соединения, технологическими особенностями, способами подвода тока и питания электроэнергией.
Виды контактной сварки:
· стыковой контактной сварке свариваемые части соединяют по поверхности стыкуемых торцов.
· точечной контактной сваркой соединение элементов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия.
· рельефная контактная сварка осуществляется на отдельных участках по заранее подготовленным выступам – рельефам.
· шовной контактной сварке соединение элементов выполняется внахлёстку вращающимися дисковыми электродами в виде непрерывного или прерывистого шва.
Электронно-лучевая сварка. Сущность процесса сварки электронным лучом состоит в использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в глубоком вакууме. При бомбардировке поверхности металла электронами подавляющая часть их кинетической энергии превращается в теплоту, которая используется для расплавления металла.
Для сварки необходимо: получить свободные электроны, сконцентрировать их и сообщить им большую скорость, чтобы увеличить их энергию, которая при торможении электронов в свариваемом металле превращается в теплоту.
Электронно-лучевой сваркой сваривают тугоплавкие и редкие металлы, высокопрочные, жаропрочные и коррозионно-стойкие сплавы и стали.
Диффузионная сварка в вакууме имеет следующие преимущества: металл не доводится до расплавления, что даёт возможность получить более прочные сварные соединения и высокую точность размеров изделий; позволяет сваривать разнородные материалы: сталь с алюминием, вольфрамом, титаном, металлокерамикой, молибденом, медь с алюминием и титаном, титан с платиной и т. п.
Плазменной сваркой можно сваривать как однородные, так и разнородные металлы, а также неметаллические материалы. Температура плазменной дуги, применяемой в сварочной технике, достигает 30 000 C. Для получения плазменной дуги применяются плазмотроны с дугой прямого или косвенного действия. В плазмотронах прямого действия плазменная дуга образуется между вольфрамовым электродом и основным металлом. Сопло в таком случае электрически нейтрально и служит для сжатия и стабилизации дуги. В плазмотронах косвенного действия плазменная дуга создаётся между вольфрамовым электродом и соплом, а струя плазмы выделяется из столба дуги в виде факела. Дугу плазменного действия называют плазменной струёй. Для образования сжатой дуги вдоль её столба через канал в сопле пропускается нейтральный одноатомный (аргон, гелий) или двухатомный газ (азот, водород и другие газы и их смеси). Газ сжимает столб дуги, повышая тем самым температуру столба.
Лазерная сварка. Лазер – оптический квантовый генератор (ОПГ). Излучателем – активным элементом – в ОРГ могут быть: 1) твёрдые тела – стекло с неодимом, рубин и др.; 2) жидкости – растворы окиси неодима, красители и др.; 30 газы и газовые смеси – водород, азот, углекислый газ и др.; 4) полупроводниковые монокристаллы – арсениды галлия и индия, сплавы кадмия с селеном и серой и др. Обрабатывать можно металлы и неметаллические материалы в атмосфере, вакууме и в различных газах. При этом луч лазера свободно проникает через стекло, кварц, воздух.
Холодная сварка металлов. Сущность этого вида сварки состоит в том, что при приложении большого давления к соединяемым элементам в месте их контакта происходит пластическая деформация, способствующая возникновению межатомных сил сцепления и приводящая к образованию металлических связей. Сварка производится без применения нагрева. Холодной сваркой можно получать соединения стык, внахлёстку и втавр. Этим способом сваривают пластичные металлы: медь, алюминий и его сплавы, свинец, олово, титан.
Сварка трением выполняется в твёрдом состоянии под воздействием теплоты, возникающей при трении поверхностей свариваемых деталей, с последующим приложением сжимающих усилий. Прочное сварное соединение образуется в результате возникновения металлических связей между контактирующими поверхностями свариваемых деталей.
Высокочастотная сварка основана на нагревании металла пропусканием через него токов высокой частоты с последующим сдавливанием обжимными роликами. Такая сварка может производиться с подводом тока контактами и с индукционным подводом тока.
Сварка ультразвуком. При сварке ультразвуком неразъёмное соединение металлов образуется при одновременном воздействии на детали механических колебаний высокой частоты и относительно небольших сдавливающих усилий. Этот способ применяется при сварке металлов, чувствительных к нагреву, пластичных металлов, неметаллических материалов.
Сварка взрывом основана на воздействии направленных кратковременных сверхвысоких давлений энергии взрыва порядка (100...200) Х 108 Па на свариваемые детали. Сварку взрывом используют при изготовлении заготовок для проката биметалла, при плакировке поверхностей конструкционных сталей металлами и сплавами с особыми физическим и химическими свойствами, а также при сварке деталей из разнородных металлов и сплавов.
Сварочный полуавтомат А-547У.
Полуавтомат А-547У предназначен для сварки в среде углекислого газа. Он позволяет производить сварку стыковых соединений металла толщиной от 1мм и выше и угловых соединений при катетах шва от 1,5мм и более. Ввиду небольшой сварочной ванны, образующейся при сварке тонкой электродной проволокой (до 1,2мм), можно выполнять сварку швов, расположенных в любых пространственных положениях со свободным их формированием. Сварка производится постоянным током на обратной полярности. В качестве источника питания могут использоваться сварочные преобразователи или сварочные выпрямители с жёсткой внешней характеристикой.
Общий вид полуавтомата в комплекте со сварочным выпрямителем с ВС-300 показан на рисунке 130. В состав комплекта входит: подающий механизм 5, сварочный выпрямитель 6 со встроенным в него пультом управления 7, держатель 4 со шлангом, редуктор – расходомер 3, подогреватель 2 газа, баллон 1 с углекислым газом и соединительные кабели и провода.
Подающий механизм (рис. 131) предназначен для подачи электродной проволоки в зону дуги. Он смонтирован вместе с барабаном 2 для электродной проволоки и отсекателем газа 14 в корпусе 13, имеющий форму небольшого чемодана с крышкой 1. Электродвигатель постоянного тока 12 через редуктор 17 передаёт вращение сменному подающему ролику 5. Под этим роликом на эксцентрике 7 укреплён прижимный шарикоподшипник 6. Прижатие электродной проволоки к подающему ролику осуществляется при помощи рычага 9, укреплённого на кронштейне 3. Сила прижатия регулируется пружиной, расположенной внутри нажимного винта 4, торец которого нажимает на хвостовик рычага и поворачивает его относительно оси 10. В другой стороне корпуса укреплён штырь 20, на который надевают барабан с электродной проволокой. Между барабаном и подающим роликом расположена направляющая трубка 8. Для подключения проводов цепей управления с двух сторон корпуса имеются штепсельные разъёмы 16 и 21. Углекислый газ от баллона подводится к отсекателю газа через ниппель 22, а затем по трубке 15 направляется в горелку. Наконечник гибкого шланга вставляют в контактные губки 18 и зажимают болтом 19.
Подающий механизм устанавливается у рабочего места и переносится сварщиком за ручку 11. При работе в стационарных условиях подающий механизм крепят на рабочем столе сварщика. В этом случае целесообразно вместо барабана с электродной проволокой пользоваться проволокой непосредственно из бухты, уложенной на державку-фигурку.
В комплект полуавтомата входит два типа держателей со шлангами. Один из них длиной 1,2 метра предназначен для сварки электродной проволокой диаметром 0,8 – 1мм на токе до 150А, а второй длиной 2,5м используется при сварке проволокой диаметром 1 – 1,2мм на токе до 250А.
Если вылет сварочной проволоки больше указанного, то увеличивается разбрызгивание электродного металла и нарушается процесс сварки; если вылет меньше, то подгорает наконечник. Постоянство вылета и надёжность работы наконечника обеспечиваются контактным сапожком. В изогнутых горелках применяют один контактный сапожок, в прямых – два.
Сварка в различных положениях шва в пространстве производится на разных режимах. При переходе от нижних к вертикальным швам режим (напряжение и скорость подачи проволоки) следует уменьшать. Частое изменение режима сварки вручную отрывает сварщика и занимает много времени, поэтому некоторые полуавтоматы комплектуются устройствами для дистанционного управления режима сварки. Устройств для дистанционного переключения режима делает полуавтомат удобным и для операций начала и окончания сварки.
Технология полуавтоматической сварки в углекислом газе.
В качестве защитных используются активные газы, т.е. такие, которые могут вступать во взаимодействие с другими элементами в процессе сварки. К таким газам относятся углекислый газ (СО2) или смеси: 70% углекислого газа и 30% аргона (или кислорода) – для сварки углеродистых сталей; 70% аргона и 30% углекислого газа – для сварки легированных сталей.
Применение газовых смесей вместо 100% углекислого газа повышает производительность и качество сварки.
Достоинством сварки в защитном газе является также то, что и на сварные изделия, выполненные этим процессом, без особой подготовки можно наносить прочные антикоррозионные покрытия (оцинкованные и др.). Сварку в защитных газах применяют и для соединения тонких металлов (0,1 – 1,5мм).
Из всех видов дуговой сварки полуавтоматическая сварка в защитных газах имеет наименьшую трудоёмкость.
Углекислый газ. При нормальном атмосферном давлении удельная плотность углекислого газа 0,00198г/см3. При температуре 31о С и давлении 7,53МПа углекислый газ сжижается. Температура сжижения газа при атмосферном давлении – 78,5о С. Хранят и транспортируют углекислый газ в стальных баллонах под давлением 6 – 7МПа. В стандартный баллон ёмкостью 40дм3 вмещается 25кг жидкой углекислоты, которая при испарении даёт 12 625дм3 газа. Жидкая углекислота занимает 60 – 80% объёма баллона, остальной объём заполнен испарившимся газом.
