Схема и краткая характеристика сварки плавлением

источники возбуждения. Они могут воздействовать на активное вещество световым потоком, потоком электронов, потоком радиоактивных частиц и т.п.

Параметры режима лазерной сварки.

При импульсной лазерной сварке форма и размеры ванны оцениваются диаметром и глубиной проплавления.

Основные параметры режима сварки  мощность в импульсе и время импульса. С увеличением этих параметров возрастает тепловая мощность источника и соответственно диаметр ванны и глубина ее проплавления. Дополнительные параметры  диаметр пятна нагрева, определяющийся углом расходимости светового пучка после фокусировки, и пространственно-временная зависимость распределения энергии в пятне нагрева.

В твердотельных лазерах импульс генерируемого света состоит из набора более коротких импульсов, так называемых пучков. Величина и длительность этих пучков колеблются в широких пределах. Благоприятные условия для существования ванны создаются только при равномерном распределении энергии по пятну нагрева.

Параметры режима определяют освещенность в пятне нагрева:

,

где Q  мощность в импульсе; r_f  радиус пятна нагрева; t_и  время импульса.

Плотность тепловой энергии в пятне нагрева:

,

где А  поглощательна способность свариваемых кромок (зависит от состояния поверхности и длины волны излучения).

При сварке лазером непрерывного излучения форма и размеры сварочной ванны такие же, как и при сварке плавлением. Основные параметры  выходная мощность излучения и скорость сварки. Дополнительные параметры, оказывающие наибольшее влияние на размеры ванны и шва,  диаметр пятна нагрева, поглощательная способность свариваемых кромок и др.

СВЕТО-ЛУЧЕВАЯ СВАРКА

В оптических системах, используемых для сварки световым лучом, концентрация энергии в пятне нагрева достигает 10³ Вт/см². При этой плотности энергии можно сваривать стали, титановые сплавы и другие металлы толщиной от долей до нескольких миллиметров.

Основные преимущества процесса сварки световым лучом  возможность бесконтактного ведения процесса в камерах из кварца или специальных прозрачных пленок. Области рационального применения процесса  приборостроение и производство радиотехнической аппаратуры.

Параметры режима процесса и их влияние на размеры ванны и шва такие же, как и при сварке лазером непрерывного излучения.

ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

Образование плазмы начинается с возбуждения слаботочной дуги. Плазменная струя с высокой температурой и скоростью генерируется в канале сопла и стабилизируется его стенками и холодным плазмообразующим газом.

Основные параметры режима плазменной сварки аналогичны параметрам дуговой сварки. Размеры ванны и шва зависят главным образом от мощности дуги. К дополнительным параметрам относят диаметр сопла, расход плазмообразующего газа и его теплофизические свойства.

ГАЗОВАЯ СВАРКА

Способы сварки.

В качестве одного из первых методов сварки плавлением, получившего распространение в промышленности, можно назвать газовую сварку. Этот метод сохранил свое значение и до настоящего времени.

При сгорании горючих газов в кислороде концентрация тепловой энергии в пятне нагрева невелика и составляет до 200 Вт/см². Эффективный КПД процесса находится в пределах 0,30,6. В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, пропан-бутан и др. По виду горючего газа различают и способы газовой сварки.

Основные преимущества газовой сварки  универсальность с точки зрения как сварки металлов различных толщин, так и сварки металлов с различными физико-химическими свойствами. Недостатки газовой сварки  трудность автоматизации процесса и длительное тепловое воздействие на свариваемый металл. Рациональная область применения этого метода  ремонтные работы.

Формирование сварочной ванны и шва.

Газовой сваркой могут быть получены все виды сварных соединений и большинство типов швов в различных пространственных положениях. В этом отношении газовая сварка также универсальна, как и дуговая.

Проплавляющая способность газового пламени невелика. Поэтому без разделки кромок сваривают стыки с небольшой толщиной кромок (34 мм). При соединении больших толщин требуется разделка кромок.

Требования к сборке свариваемых элементов (зазору, смещению кромок по высоте в стыковых соединениях) несколько ниже, чем при сварке другими концентрированными источниками нагрева. Увеличение зазора в допустимых пределах способствует более глубокому проплавлению кромок.

На формирование ванны оказывает влияние максимальная температура пламени и концентрация теплоты в пятне нагрева.

Эти факторы зависят от теплофизических свойств горючего газа. Из доступных горючих газов наиболее высокой температуры пламени и концентрации теплоты в пятне нагрева удается достигнуть при сжигании ацетилена в кислороде.

Параметры режима.

Основные параметры  тепловая мощность пламени, соотношение между кислородом и ацетиленом и скорость сварки.

Мощность сварочного пламени, получаемого в сварочных горелках, оценивают условно часовым расходом ацетилена. Для выбора мощности пламени (А л/ч) используют зависимость:

,

где S  толщина свариваемых кромок, мм; k  коэффициент, определяемый экспериментально.

Большое значение для сварки имеет отношение расхода кислорода к расходу горючего газа. В зависимости от этого можно получить окислительное, восстановительное или нормальное пламя. При сварке применяют в основном нормальное пламя с отношением О₂ : С₂Н₂=1,1  1,2.

К дополнительным параметрам режима относят угол наклона пламени, диаметр присадочного металла и др. На размеры ванны и особенно ее глубину влияет угол наклона оси пламени относительно поверхности соединяемых кромок. В соответствии с этим различают правый и левый способы газовой сварки. При правом способе пламя направлено на формирующийся металл шва. Направление движения горелки  слева направо. Присадочный металл подают вслед за горелкой. При левом способе пламя горелки направлено на нерасплавленный металл. Направление движения горелки  справа налево. Присадочный металл подают впереди горелки.

Сварку тонкостенных элементов выполняют левым способом. При этом легче избежать сквозных проплавлений. Правый способ  более производительный  применяют при сварке соединений с повышенной толщиной кромок. Выбор способа определяется толщиной свариваемых элементов и их положением в пространстве.

Диаметр (сечение) присадочного металла выбирают в зависимости от тольщины кромок и способа сварки:

,

где S  толзина кромок свариваемого металла.

Движение горелки и прутка в сварочной ванне осуществляют различными способами в зависимости от характера подготовки кромок, пространственного положения и т.п. Качество соединений во многом зависит от работы сварочных горелок и их конструкции. Прежде всего необходима высокая стабильность сварочного пламени. Горелка должна быть легкой, удобной для ручного ведения процесса.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Политехнический словарь /Редкол.: А.Ю. Ишлинский (гл. ред.) и др.  3-е изд., перераб. и доп.  М.: Советская энциклопедия, 1989.  656 с. с ил.

2. Технология и оборудование сварки плавлением. Под редакцией Г.Д. Никифорова. Учебник для студентов вузов. М., «Машиностроение», 1978, 327 с. с ил.

3. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением, М., «Машиностроение», 1973, 447 с.

4. Теоретические основы сварки. Под ред. В.В. Фролова, М., «Высшая школа», 1970, 592 с.