Главная


Оcновы сварки судовых конструкций




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 20 ... 60 ... 100 ... 140 ... 180 ... 220 ... 260 ... 279
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20


скачать книгу Оcновы сварки судовых конструкций




Рекомендовано УМО по образованию в области кораблестроения и океанотехники для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 180100 (652900) «Кораблестроение и океанотехника» и направлению подготовки бакалавров 180100 (552600) «Кораблестроение и океанотехника»
...
Рецензенты: д. т. н., проф. Н. А. Соснин - Санкт-Петербургский государственный политехнический университет; д. т. н., проф. В. В. Смир­нов - ОАО «Институт сварки России»
...
075 Основы сварки судовых конструкций: Учебник / С. Б. Андре­ев, В. С. Головченко, В. Д. Горбач, В. Л. Руссо. Под общ. ред. В. Л. Руссо. - СПб.: Судостроение, 2006. - 552 с: ил.
...
Учебник написан в соответствии с учебным планом дисципли­ны «Сварка судовых конструкций», специальность «Кораблестро­ение». Отдельные главы могут быть использованы студентами, обу­чающимися по специальности «Оборудование и технология сварочного производства», а также инженерно-техническими ра­ботниками области проектирования и постройки судов.
...
Материал знакомит с физической сущностью процесса свар­ки и разновидностью ее способов и методов расчета, технологи­ей сварки различных видов стали, цветных металлов и сплавов, способами наплавки.
...
Широко использованы результаты исследований в области сварки, учтен опыт и достижения заводов и верфей, отражены изменения, произошедшие в производстве судовых конструк­ций за последние 25 лет.
...
Учебник написан коллективом авторов: д.т.н. В. Д. Горбач - глава 1; д.т.н. В. Л. Руссо - главы 2-5, 8-12; д.т.н. В. С. Головченко - глава 6; д.т.н. В. Д. Горбач и д.т.н. В. Л. Руссо - глава 7; к.т.н. С. Б. Андреев - главы 13-19; д.т.н. В. Д. Горбач и к.т.н. С. Б. Андреев - глава 20.
...
Авторы выражают благодарность доктору технических наук профес­сору В. В. Смирнову, доктору технических наук профессору Н. А. Со­снину за ценные замечания, сделанные при рецензировании рукописи и позволившие улучшить содержание учебника, и инженеру Л. В. Леп-шиной за большую техническую работу при оформлении рукописи.
...
Русские ученые Николай Николаевич Бенардос (в 1882 г.) и Ни­колай Гаврилович Славянов (в 1888 г.) прославили Россию своими замечательными изобретениями. Первый изобрел электрическую дуговую сварку угольным электродом, второй - электрическую ду­говую сварку плавящимся электродом. В свое время они сами счита­ли свои изобретения важными, однако, вряд ли могли предполагать, что открытые ими способы соединения металлов (да и не только ме­таллов) через столетие станут ведущими технологическими процес­сами изготовления и ремонта металлических конструкций самых различных назначений.
...
Надо отметить, что сварка, как процесс соединения металличес­ких частей изделий, известна давно. Еще в древности люди научи­лись добывать и обрабатывать железо и изготавливать путем ковки из его нагретых частей различные изделия. С начала XIX в. приме­нялся так называемый способ сварки «литьем». Этот способ по суще­ству является разновидностью обычного литья, когда две металли­ческие детали соединялись заливкой расплавленного металла в зазор между ними.
...
Что же стоит за термином сварка? ГОСТ 2601-74 «Сварка метал­лов. Основные понятия, термины и определения» предлагает следую­щую формулировку: «Сварка - процесс получения неразъемных со­единений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или плас­тическом деформировании, или совместном действии того и друго­го». Отсюда в классификации способов сварки и принято делить все существующие способы на два крупных класса: сварка плавлением и сварка давлением. В наше время существует большое количество спо­собов сварки в каждом из указанных классов.
...
1. СВАРКА, ЕЕ ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ И ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ СУДОСТРОЕНИЯ
...
металла изделия. В область дуги сбоку вводится добавочный металл в виде присадочного прутка для обеспечения формирования сварно­го шва. Способ Н. Г. Славянова отличается тем, что в качестве элект­рода применен металлический плавящийся стержень, который под­держивает горение дуги и, одновременно расплавляясь, формирует шов (рис. 1.1, б). Следует отметить, что Славянов разнообразил свое изоб­ретение и на многие его виды получил патенты в ряде стран. Его пред­ложения впоследствии были развиты русскими учеными и получили широкое распространение в мировой промышленности. Славянов был пионером использования электросварки в судостроении, применив ее для ремонта деталей судовых механизмов. Однако в заметных объе­мах электросварка в России начинает применяться только в 20-х гг. прошлого столетия.
...
Опыт применения электросварки на Дальзаводе постепенно распро­странялся на другие судостроительные заводы страны. В 1935 г. в Ленинграде был построен первый крупный полусварной мор­ской пароход «Седов», на ряде заводов начата постройка сварных до­ков, теплоходов для Каспийского моря и других цельносварных судов.
...
К началу Великой Отечественной войны сварка почти полностью вытеснила клепку. В 1939 г. клепка для изготовления речных судов была запрещена постановлением правительства. В годы войны все корпуса строящихся тогда судов, как и их ремонт, выполнялись толь­ко с помощью электросварки. Это было время перехода от изготовле­ния клепаных корпусов к сварным, и по своему значению оно так же революционно, как время перехода строительства деревянных судов к металлическим.
...
Переход к сварному судостроению был непрост и потребовал про­ведения достаточно большого объема самых разнообразных научно-исследовательских работ для того, чтобы убедиться в абсолютной надежности сварных соединений и возможности безаварийной дли­тельной эксплуатации сварных корпусов судов и кораблей различно­го назначения.
...
При соединении двух листов с помощью клепки на стык накла­дываются дополнительные полоски металла (с одной или двух сто­рон листа), проводится сверловка отверстий, затем в отверстия вставляются заранее нагретые до высоких температур заклепки, тор­цы которых осаживаются специальным инструментом до получе­ния плотного соприкосновения соединяемых деталей. При больших объемах изготовления металлических конструкций процесс весьма трудоемок и малопроизводителен. Сварное соединение значитель­но проще по своей конструкции. Здесь кромки собранных в соответ­ствии с чертежом деталей расплавляются тем или иным способом, образуя монолитное неразъемное соединение. Наряду с тем, что эти оба вида обеспечивают получение прочно-плотного соединения, сварка дает следующие преимущества:
...
Применение сварки кардинально изменило технологические процес­сы изготовления корпусов судов. Так, 60...70% сборочно-сварочных ра­бот выполняются в сборочно-сварочных цехах, где изготавливаются сек­ции либо блоки, которые с высокой степенью готовности затем передаются на стапель, где из них формируется и сваривается корпус судна. Большой объем сварочных работ производится при изготовлении различных изделий судового машиностроения и энергетики. Сварка здесь позволяет создавать комбинированные лито-сварные либо штам-посварные конструкции, конструкции из различных материалов.
...
За последние несколько десятилетий значительно увеличился объем научных исследований во всех областях сварочного производ­ства. Это привело к созданию новых марок сварочных материалов (электродов, сварочных проволок, флюсов и т. д.), что было связано с расширением номенклатуры сталей и сплавов, применяемых в раз­личных отраслях промышленности. Несомненный прогресс наблюда­ется в области разработки и применения новых источников питания, создания универсальных автоматов и полуавтоматов различного на­значения, новых прогрессивных технологий изготовления сварных конструкций. Из года в год увеличивался объем применения механи­зированных способов сварки, особенно в среде защитных газов, дос­тигнув в настоящее время 50...60%. Начинают появляться роботизи­рованные комплексы на поточных линиях изготовления узлов. На рис. 1.2 показана динамика применения механизированных способов сварки в судостроении.
...
Практически нет способа сварки, который не применялся бы в су­достроении. Для машиностроительных конструкций, котлов высо­кого давления и корпусов реакторов с успехом применяется электро­шлаковая сварка. Для изделий энергетики и приборостроения находит применение электронно-лучевая и лазерная сварка. Разработанные процессы плазменно-воздушной резки позволили улучшить качество вырезаемых деталей, уменьшить их деформации и этим создать ус­ловия для расширения применения механизированных способов свар­ки. В этом отношении являются перспективными разработки по со­зданию технологии лазерной резки, что направлено на дальнейшее
...
частицами, которые колеблются около своего среднего положения. Размах этих колебаний зависит от температуры тела - с повышени­ем температуры размах колебаний увеличивается. При этом увели­чиваются параметры решетки, что в целом приводит к ослаблению взаимосвязи между частицами.
...
Наличие строгого порядка расположения узлов кристаллической решетки и их взаимодействие с полем подвижных обобществленных электронов определяют свойства твердого тела. Реальные металлы являются материалами поликристаллическими, состоящими из мно­жества отдельных кристаллов, связанных в общее монолитное целое. Физические свойства таких тел (металлов), в частности его проч­ность, зависят от соотношения свойств зерен и межзеренных границ, величины исходного зерна металла.
...
Если рассматривать частицы, находящиеся на поверхности тела, то их взаимосвязи не взаимоуравновешены, как в его глубине, а имеют свободные связи и при определенных условиях могут присоединять к себе другие атомы (или молекулы), например адсорбировать на повер­хности различные газы или вступать во взаимодействие с такими же поверхностными атомами другого твердого тела или газа.
...
Для установления такой связи между двумя металлическими те­лами необходимо их сблизить на расстояние, сопоставимое с пара­метром кристаллической решетки (3...5) 10 * см. Это можно осуще­ствить двумя путями. Первый обеспечивает установление связи между двумя поверхностями двух одинаковых по составу металлов, когда они находятся в твердом состоянии (сварка давлением). Са­мые современные способы обработки металлических поверхностей (даже такие как хонингование) не обеспечивают сближение двух ча­стей на расстояние <5 10 8 см. Этого недостаточно для сближения, позволяющего установить надежные межчастичные связи. Такие свя­зи устанавливаются лишь в отдельных, весьма немногочисленных точках соприкасающихся поверхностей. Наличие на поверхности адсорбированных газов, окисных пленок и других загрязнений также мешает установлению связей.
...
При сварке давлением необходимая степень сближения соединя­емых частей происходит за счет пластической деформации в районе контакта (рис. 1.3). При сближении, таким образом, двух металли­ческих частей необходимо преодоление энергетического барьера по­тенциальной энергии системы атомов поверхностного слоя, и только после этого может произойти сближение на расстояние, равное пара­метру кристаллической решетки, возникновение условий для взаи­модействия электронных полей. Так образуется неразъемное соеди-
...
нение. Если процесс образования соединения сопровождается диф­фузией частиц через образовавшуюся срощенную поверхность про­растанием через нее зерен и их перестройкой, то свойства соедине­ния сближаются со свойствами исходных материалов.
...
Кривая графика разделяет поле технологических параметров Р и Т на области получения равнопрочного сварного соединения, со­единения с низкими свойствами и с полным отсутствием сваривае­мости. Если температура подогрева ниже температуры Тг то для по­лучения сварного соединения требуются высокие, практически нереальные значения давлений (область ограниченной свариваемо­сти I). Температурная область 7",-Грп обеспечивает сварку при при­ложении внешней сдавливающей силы Р (область II). По мере уве­личения температуры необходимое для получения соединения давление уменьшается. Эта область представляет собой совокупность режимов сварки давлением. При увеличении температуры выше Т соединение происходит и при Р=0. Металл переходит в расплавлен­ное состояние (область III), и соединение металлических частей про­исходит сваркой плавлением. При таком виде сварки две сближен­ные металлические детали расплавляются каким-либо источником тепла. Расплавившийся металл приближается к нерасплавившимся стенкам обеих деталей очень близко вследствие смачивания, он ра­стекается по активированной нагревом поверхности твердых сте­нок, обеспечивая их соприкосновение и адгезию. При удалении ис­точника нагрева жидкий металл охлаждается и затвердевает (кристаллизуется). Кристаллизация в первую очередь происходит у стенок, отводящих тепло; именно здесь между твердым металлом и закристаллизовавшимся слоем устанавливаются металлические связи. Здесь же между твердым и кристаллизующимся металлом могут протекать процессы диффузии. Такое соединение происхо­дит без каких-либо признаков приложения внешнего давления. Любое сварное соединение, независимо от того, получено ли оно способами сварки давлением или плавлением, характеризуется не­прерывной структурной связью.
...
для создания пластической деформации в контакте. Однако это лишь общее положение. При некоторых видах сварки давлением металл может расплавляться в зоне контакта с последующим обжатием. При всех способах сварки давлением тепловое воздействие на металл, как правило, значительно меньше, нежели при сварке плавлением, поэто­му менее значительно изменение структуры и свойств основного ме­талла рядом с местом соединения.
...
Способы сварки давлением имеют свою, часто ограниченную, область применения. Это объясняется необходимостью использовать большие давления и свойствами свариваемых металлов. Особое значение при свар­ке давлением имеет чистота свариваемых поверхностей, и зачастую недо­статочно одной лишь предварительной зачистки места сварки, а требует­ся применение усложняющих технологию сварки приемов (травление, предохранение зачищенных поверхностей от образования окислов путем применения флюсов, защитных газов или вакуума). Для выполнения сва­рочных операций при сварке давлением в большинстве случаев изделие должно подаваться к машине.
...
При сварке плавлением металл в зоне соединения, как об этом было сказано выше, расплавляется каким-либо источником теплоты. Этот источник должен обладать достаточной мощностью для обеспечения ло­кального расплавления металла; источник перемещается вдоль линии сварки, обеспечивая последовательное расплавление кромок металла от участка к участку. При этом с увеличением сечения свариваемых дета­лей не требуется применение громоздких сварочных машин. Расплавле­ние металла практически всегда ведет за собой взаимодействие жидко­го металла с окружающей воздушной средой посредством протекания металлургических реакций, что, как правило, приводит к ухудшению свойств закристаллизовавшегося металла. Появляется необходимость целенаправленного регулирования этих реакций и защиты расплавляе­мого металла.
...
Классификация по виду энергии, используемой для выполнения сварки, предусматривает деление всех существующих видов сварки на следующие группы: механическая, химическая, электрическая, электромеханическая, химико-механическая.
...
В первой группе используются механические виды энергии (дав­ление), которые вызывают пластическую деформацию металла в зоне сваривания. К ней относится холодная сварка, сварка взрывом, свар­ка трением.
...
При использовании химической энергии нагрев металла до его рас­плавления происходит за счет теплоты, возникающей при протекании химических реакций. Здесь не требуется затрат механической энергии. Примером может служить ацетилено-кислородная (газовая) сварка.
...
В основу классификационной схемы всех разновидностей свароч­ных процессов могут быть положены различные признаки. Наиболее распространенными являются:
...
В первом случае все способы сварки делятся на две крупные груп­пы: сварка давлением и сварка плавлением. При сварке давлением сва­ривание деталей происходит с приложением давления, достаточного
...
Все способы сварки этим методом можно разделить на две группы. В первой сварка осуществляется без предварительного подогрева сва­риваемых деталей. Здесь происходит соединение в результате пласти­ческой деформации в районе контакта, и кратковременный, относи­тельно небольшой по величине нагрев лишь сопутствует этой деформации.
...
Ко второй группе относятся способы, при которых объемы метал­ла в районе контакта подвергаются значительному нагреву. Для неко­торых разновидностей способов местный нагрев достигает Г ( (элект­рическая контактная сварка).
...
Холодная сварка была предложена в 1942 г. академиком К. К. Хре­новым. В этом способе в чистом виде реализуется принцип сварки давлением (рис. 2.1).
...
При приложении давления Р на поверхности листов в месте кон­такта происходит смятие гребешков поверхности металла за счет со­вместной пластической деформации деталей (ее величина может до­ходить до 80%). При этом происходит разрушение поверхностных окисных пленок, растет площадь чистых контактируемых поверхнос­тей, они сближаются до величин межатомных расстояний, образуют­ся межатомные связи и создается неразъемное соединение. Способ применим для относительно «мягких» (высокопластичных) металлов, таких как медь, алюминий и их сплавы, и служит для соединения про­водов, шин и армирования деталей из одного металла другим и других надобностей.
...
Сварка взрывом разработана в СССР в 1946 г. академиком М. А. Лаврентьевым. При этом способе за счет сгорания заряда 2 на верхней пластине 3 образуется взрывная волна, «метающая» верхнюю пластину на нижнюю (рис. 2.2).
...
ных пленок, очищая их, приводя к получению качественного соеди­нения. Технологическими параметрами способа является начальный зазор а, угол между пластинами а и величина навески ВВ (). В каче­стве ВВ применяют специальную пластическую взрывчатку, наноси­мую слоем определенной толщины на поверхность метаемой детали. Все работы, связанные со взрывом, производят или в специальных камерах, или на полигонах. Применяется с успехом для нанесения на поверхность деталей слоев со специальными свойствами. Перспек­тивен способ для получения плакированной листовой стали (нанесе­ние на стальной лист тонкого слоя коррозионноустойчивой стали, алюминиевого или титанового сплава).
...
Ультразвуковая сварка разработана в 1935 г. в Германии. Детали сжимаются роликами, верхний из которых вращается и закреплен на коническом волноводе машины. Его противоположный торец соеди­нен с магнитострикционным вибратором, обмотка которого питается от генератора с частотой более 20000 Гц. При достаточной мощности генератора возникающие в контакте электрод-металл поперечные колебания ультразвуковой частоты приводят к разрушению окислов, некоторому местному повышению температуры (в месте контакта деталей отмечается температура 250...300 °С). Трение разрушает плен­ки в месте контакта, благоприятствуя сближению свариваемых дета­лей на необходимое расстояние. Этот способ сварки применяется в приборостроении для сварки малых деталей с небольшими толщина­ми (менее 0,5 мм), а также для сварки полимерных пленок и некото­рых пластмасс.
...
Кузнечная (горновая) сварка. Это первый вид сварки, применен­ный человеком около 3500 лет назад. При нем нагрев железных (сталь­ных) деталей производят в горне, а соединение деталей происходит при прохождении пластической деформации, вызываемой проков­кой. При правильном ведении процесса и полном вытеснении из сты­ка соединяемых деталей окислов железа, образующихся при нагреве, соединение обладает высоким качеством.
...
Электрическая контактная сварка. При этом способе сварки нагрев деталей в месте контакта и последующее получение соедине­ния происходит за счет выделения тепла при прохождении электри­ческого тока по цепи с различным сопротивлением в соответствии с законом Джоуля-Ленца
...
пренебречь, и основную роль начинает играть сопротивление свари­ваемых деталей й (это относится ко всем видам контактной сварки). Величина этого сопротивления изменяется с изменением температу­ры нагреваемых деталей, что следует учитывать при его расчете. Теп­лота в районе соединения распределяется в зависимости от вида кон­тактной сварки.
...
На рис. 2.4 дано примерное распределение температур при точеч­ной сварке. Центральная часть нагревается до температуры плавления или выше. Она и образует литое ядро точки после застывания. Раз­меры этого ядра зависят от толщины и рода материала свариваемых деталей, диаметра электрода и режима сварки. Точечная сварка по­зволяет получить прочное нахлесточное соединение (при определен­ном количестве точек на длине соединения); однако такое соедине­ние негерметично.
...
Обычно самым большим электрическим сопротивлением облада­ет место контакта подлежащих сварке поверхностей деталей. Именно здесь и выделяется наибольшее количество теплоты, идущей на на­грев и расплавление металла. Нагрев в машинах для контактной свар­ки обычно осуществляется переменным током, получаемым от сило­вых понижающих трансформаторов большой мощности (есть и машины постоянного тока). Теплота, выделяемая в контактах >? , бес­полезна и отводится бронзовыми водоохлаждаемыми электродами; величина этого сопротивления, как правило, невелика. Контактное сопротивление йк, особенно в начальной стадии процесса, достаточно велико. Это объясняется тем, что контакт даже шлифованных свари­ваемых поверхностей осуществляется в отдельных точках, на малых площадках гребешков поверхности рельефа с учетом того, что любая поверхность покрыта пленкой окислов.
...
Как при точечной, так и при шовной сварке перед началом про­цесса поверхность свариваемых деталей в месте соединения тща­тельно зачищают механическим способом или подвергают хими­ческому травлению. При назначении режимов необходимо учитывать шунтирование сварочного тока через уже сваренные точки либо места случайного касания деталей вне места сварки.
...
где / - сварочный ток, А; Я - сопротивление в месте сварки, Ом; Я - сопротивление шунта, Ом. Эта величина зависит от расстояния между точками и может составлять 20...25% от сварочного тока.
...
Режимы при точечной и шовной сварке выбирают в зависимости от рода материала и толщины свариваемых деталей. Этими видами сварки хорошо свариваются малоуглеродистые и коррозионностой-кие стали, алюминиевые и титановые сплавы в диапазоне толщин 0,5...5,0 мм. Режимы сварки подбираются опытным путем, и отдельные их параметры колеблются в пределах: сварочный ток 5...25 кА (для точечной сварки всех вышеуказанных материалов в диапазоне толщин 0,5...3,0 мм); давление на электрод 1...8 кН; диаметр контактной повер­хности электрода 4,0...12,0 мм, длительность включения тока 0,1...0,4 с.
...
Шовная сварка при прочих равных условиях имеет несколько иные параметры. Так, сила сварочного тока изменяется в преде­лах 8...22 кА, усилие сжатия на роликах 2...14 кН, скорость свар­ки 0,5...2,0 м/мин, продолжительность включения тока и паузы 0,04/0,04...0,16/0,18 с.
...
Сварка деталей малой толщины (< 1,0 мм) ведется при неболь­ших значениях давления Р на так называемых «жестких» режимах, что увеличивает роль контактных сопротивлений, способствует кон­центрированному выделению теплоты в контакте. Здесь особенно важ­но стабилизировать силу тока, длительность его протекания и уси­лия давления.
...
При сварке деталей больших толщин (> 5,0 мм), имеющих значи­тельную жесткость, необходимы высокие сварочные и ковочные уси­лия и относительно «мягкие» режимы по току. Ввиду перегрева и по­вышенного износа электродов здесь целесообразно использовать многоимпульсные режимы (чередование импульсов тока и пауз).
...
Стыковая контактная электрическая сварка (рис. 2.7) подразде­ляется на сварку сопротивлением и сварку оплавлением. В зажимах
...
Операция по созданию давления на электродах, включение и вык­лючение сварочного тока, подача давления и его снятие происходят в определенной последовательности в зависимости от разновидности контактной сварки. На рис. 2.6 показаны схематизированные циклограммы рассмотренных способов контактной сварки.
...
машины устанавливаются две заготовки (как правило, имеющие се­чение тел вращения), подлежащие сварке. Левый зажим машины неподвижен, правый - подвижный зажим - позволяет производить возвратно-поступательные перемещения. Зажимы (губки) подклю­чены к вторичной обмотке сварочного трансформатора. При сварке сопротивлением цикл процесса начинается с перемещения правой заготовки до контакта со второй и создания давления с деталью ле­вого зажима. После этого включается сварочный ток. За счет повы­шенного сопротивления в контакте /? начинается разогрев и плас­тическая деформация металла в районе контакта. Под влиянием пластической деформации при действующем в цикле давлении ме­талл деформируется, его части сближаются до расстояний, образую­щих металлические связи, часть металла вытесняется из зазора в виде так называемого грата.
...
При сварке сопротивлением торцы деталей необходимо тщатель­но зачищать н подгонять. Этот вид сварки применяется для деталей из одного материала с относительно небольшим контактным сечени­ем. Сварка оплавлением имеет перед сваркой сопротивлением неко­торые преимущества, что и определяет ее более широкое примене­ние. К этим преимуществам относятся:
...
К общим достоинствам электрической контактной сварки относят­ся: высокая производительность и возможность широкой автоматиза­ции процесса при серийном и массовом производстве; весьма широкий спектр свариваемых материалов: малоуглеродистые, нержавеющие аус-тенитные стали, алюминиевые сплавы, медные и титановые сплавы. В судостроении стыковая контактная сварка применяется для: сварки инструмента, стальных труб судовых систем (диаметр 10,0...76,0 мм при толщине стенки 3,0...5,0 мм): приварки фланцев и наконечников к тру­бам; сварки встык полособульбов; сварки оплавлением при изготовле­нии отдельных звеньев якорных цепей.
...
Точечная и шовная сварки производятся на специальных маши­нах. Серийно выпускаемые машины имеют относительно небольшой вылет (400...600 мм), что объясняется большой потерей мощности в связи с увеличением индуктивного сопротивления вторичного кон­тура. Это обстоятельство затрудняет сварку крупногабаритных кон­струкций; для них применяются переносные машины типа клещей. Такие аппараты можно использовать для сварки стальных переборок и выгородок, находящихся внутри корпуса судна.
...
На точечных и шовных машинах зажим деталей осуществляется механизмом сжатия деталей; зажимное устройство стыковых машин состоит из губок и механизма зажима. Механизм зажима может быть механическим (винтовым, эксцентриковым), пневматическим или гидравлическим. Механизм сжатия обеспечивает необходимый кон­такт между свариваемыми деталями, что необходимо для протека­ния тока и сдавливания деталей в завершающей стадии процесса. Этот механизм может быть рычажный (педальный), на более мощных ма­шинах - пневматический, гидравлический или пневмогидравличес-кий.
...
В качестве силовых трансформаторов контактных машин исполь­зуются однофазные понижающие трансформаторы с переменным на­пряжением 220 и 380 В. Вторичная обмотка такого трансформатора обычно состоит из одного (двух) витков с напряжением холостого хода 1...12 В. Сила тока вторичной цепи достигает десятка тысяч ампер. В мощных современных машинах применяются трехфазные трансфор­маторы; сила тока во вторичной цепи в этом случае достигает сотен тысяч ампер. Трансформаторы контактных машин работают в режиме чередования периода нагрузки с паузами (цикл повторно-кратковре­менного режима). Продолжительность включения (ПВ) для стыковых и точечных машин должна быть не менее 20%, для шовных - не менее 40%. Мощность серийных контактных машин при ПВ до 25% составля­ет 5...150 кВт; в специализированных машинах для сварки больших сечений доходит до 300...400 кВт.
...
Диффузионная сварка (1953 г., профессор Н. Ф. Казаков) выпол­няется в специальной установке (рис. 2.8), в объеме которой поддер­живается вакуум = 1,33 10 - Па. Детали, подлежащие сварке, заранее загружаются в установку, затем создается вакуум. Детали нагрева­ются индуктором (температура нагрева зависит от материала свари­ваемых деталей) и обжимаются при помощи устройства. Время вы­держки при данной температуре обычно составляет 3...6 мин, давление находится в пределах 2...40 МПа. При нагреве в вакууме металл прак­тически не окисляется; при сжатии нагретого металла за счет иластп-
...
Этим способом хорошо спариваются детали, имеющие форму тел вращения і із стали, стали с алюминием и медью. Часто применяется в инструментальном производстве.
...
Термическая сварка (II. II. Бекетов, 1865 г.) основана на восста­новлении металла из окисла с помощью другого, химически актив­ного металла. Для сварки обычно используют смесь порошков окис­лов железа (окалины) и алюминия. Смесь поджигается, и начинается реакция с выделением теплоты:
...
При сгорании 1 кг смеси выделяется 3100 кДж теплоты (экзотер­мическая реакция), которая нагревает восстановленное железо выше Т (до 2200...2400 °С). Принципиальная схема варианта сварки плав­лением показана на рис. 2.10.
...
Для сварки используются специальные горелки, у которых в сме­сительной камере происходит смешивание кислорода и ацетилена, подаваемых туда в регулируемых количествах. Из мундштука горел­ки (рис. 2.11) истекает смесь, которая после поджига образует пламя, имеющее по своей осп определенное температурное распределение. Максимальное значение температуры в средней части пламени (его ядра) достигает 3200 °С, что достаточно для проведения с металлом различных технологических операций.
...
При ().,/С.,Н.,< 1 в средней зоне пламени может образовываться сво­бодный углерод, что в ряде случаев может приводить к науглерожи­ванию металла шва и появлению в нем трещин. Это восстановитель­ное пли науглероживающее пламя. При ОС
...
При сварке этим способом из-за специфики пламени распределе­ние теплоты в металле (широкая полоса нагрева и длительное пребы­вание металла в районе температур 1100...1500 °С) приводит к повы­шенным сварочным деформациям и появлению крупнозернистой структуры перегрева металла в зоне рядом со швом.
...
При газовой сварке мощность газового пламени выбирают в зави­симости от марки свариваемого материал и его толщины. Мощность зависит от количества подаваемого горючего и регулируется диамет­ром внутреннего канала наконечника (его номером).
...
на кромках окислы при резке сталей (при выполнении разделки кро­мок иод сварку) зачищаются металлической щеткой. Детали из тита­нового сплава, подготовленные иод сварку кислородной резкой, дол­жны подвергаться дополнительной механической обработке. Это связано с высокой химической активностью титана и образованием при кислородной резке на торцах кромок реза слоя, насыщенного кис­лородом (его глубина составляет 1,0... 1,5 мм). Этот слой имеет высо­кую твердость и покрыт мелкими трещинами. Кислородная резка широко применяется для вырезки деталей из материала толщиной 4,0...40,0 мм. При резке листового материала (особенно малых и сред­них толщин) возникают тепловые деформации, искажающие задан­ные размеры детали и уменьшающие точность вырезанных деталей. Электродуговая сварка плавлением.
...
Ручная дуговая сварка металлическим электродом с покрытием. Сварочная дуга является одним из самых распространенных и универ­сальных источников теплоты. Ручная сварка покрытым электродом широко распространена в промышленности - несмотря на достаточно невысокую производительность, она обладает рядом несомненных пре­имуществ (универсальность, возможность выполнения швов в труд­нодоступных местах, различных пространственных положениях и т. д.). Схема процесса приведена на рис. 2.12.
...
электрода образуется сварной шов, металл которого кристаллизу­ется по мере удаления дуги и падения температуры металла. Одно­временно (пли с небольшим запазданием) с металлическим стерж­нем плавится и покрытие. При плавлении покрытия образуется газовая фаза (СО) и расплавленный шлак. Угарный газ оттесняет воздух из реакционной зоны, а шлак окутывает расплавленные кап­ли и покрывает слоем расплавленный металл сварочной ванны и кристаллизующийся металл. В этом заключается одна из важней­ших задач покрытия - создание шлако-газовой защиты жидкого и остывающего металла.
...
В случае применения в качестве электрода голой проволоки про­исходит насыщение жидкого металла сварочной ванны кислородом и азотом из воздуха. В результате взаимодействия металла с кисло­родом образуется закись - окись железа (Ре ,0(); она располагается по границам зерен закристаллизовавшегося металла шва, ослабляет связь между ними и приводит к падению прочности и пластичности металла шва.
...
Азот из воздуха, растворяясь в жидком металле, образует хруп­кие нитриды, что увеличивает прочность и уменьшает пластичность металла (охрупчивает его).
...
Основными параметрами режима являются: диаметр электрода а", сила тока / в, напряжение на дуге II
...
Оптимальный выбор параметров режима очень важен, так как он определяет получение сварных швов высокого качества. Основным параметром режима ручной сварки является сила тока, которая вы­бирается в зависимости от диаметра электрода. Именно эти два пара­метра наряду с маркой электрода указываются в технологическом процессе. Информацию о других параметрах можно получить из пас­порта электродов данной марки. Ручная сварка позволяет произво­дить работы во всех пространственных положениях (рис. 2.13) - ниж­нем, вертикальном и потолочном.
...
Техника сварки в каждом из положений имеет свои особенности. В нижнем положении создаются наиболее благоприятные условия для формирования шва высокого качества. Стыковые соединения выпол­няются без разделки кромок с одной или обеих сторон с толщиной до 6,0 мм. С увеличением свариваемой толщины применяется разделка кромок, которая может выполняться с одной или с двух сторон (рис. 2.14). Стыковые сварные соединения могут выполняться на весу, на различного рода подкладках и с подваркой корня шва. Последнее время широко распространена сварка монтажных соединений на керами­ческих удаляемых подкладках, которые можно использовать многократ­но. При многослойной сварке они могут применяться при выполнении первого (корневого) прохода. В этом случае может использоваться под-варка корня шва или удаление непровара в корне шва с помощью газо­электрической строжки с последующей подваркой.
...
да). Это приводит к ограничению катета шва до 6,0...8.0 мм. Мри на­клонном электроде трудно обеспечить глубокий провар корни шва, поэтому при увеличении толщин элементов соединения больше 1,0 мм делают односторонний, а при толщине свыше 12,0 мм - двухсторон­ний скос кромок (это обеспечивает полный провар сечения).
...
Наиболее сложна сварка вертикальных, горизонтальных и пото­лочных швов из-за трудностей удержания ванны от стекаипя. Верти­кальные швы выполняются на подъем, на спуск (первый способ пред­почтительнее). При сварке в горизонтальном положении из-за стекания металла возможно образование подрезов по верхней кром­ке. Поэтому при сварке металла большой толщины делают скос лишь верхней кромки. Наиболее затруднена сварка угловых швов в пото­лочном положении. Выполнение швов в этом положении требует спе­циальной подготовки сварщика. Поэтому сварку в потолочном поло­жении желательно по возможности избегать.
...
Одним из недостатков ручной сварки покрытым электродом яв­ляется относительно низкая производительность. Это связано с тем, что применяемые электроды имеют предел по диаметру. Применение электродов диаметром более 8,0 мм настолько увеличивает массу электрода и держателя, что делает работу сварщика неэффективной из-за его быстрой утомляемости.
...
В свое время был предложен ряд способов, увеличивающих про­изводительность ручной сварки. Одним из них является сварка ле­жачим электродом (рис. 2.15).
...
да специальная электрическая схема переключает ток на следую­щий электрод, обеспечивая непрерывное горение дуги по всей дли­не стыка. Рассмотренный способ в определенной мере механизиру­ет сварочный процесс. К нему же относится и сварка наклонным электродом.
...
Иногда для увеличения производительности процесса применя­ют электроды, содержащие в покрытии железный порошок (из-за большого объема сварочной ванны сварка возможна только в ниж­нем положении). При оценке технологии ручной сварки той или иргой
...
Возможность увеличения силы тока при ручной сварке ограниче­на. Во время сварки весь стержень электрода (450 мм) находится под током, что вызывает его нагрев джоулевым теплом. Если величина этого нагрева будет чрезмерна, то отдельные компоненты покрытия могут выгорать, покрытие может трескаться, электрод плавиться не­равномерно. Поэтому ограничивается температура нагрева стержня для органических покрытий величиной 400 °С, а неорганических -700 °С, что автоматически ограничивает плотность тока. Это и при­водит к тому, что коэффициент расплавления при ручной сварке из­меняется мало (а, = 7...12 г/А-ч).
...
Подводная сварка мокрым способом может осуществляться с при­менением покрытых электродов ручным способом. Этот вид сварки имеет свою специфику. При горении под водой дуга существует в пульсирующем парогазовом пузыре, образующемся за счет разло­жения молекул воды, испарения металла и компонентов покрытия, происходящих с учетом высокой температуры самой дуги. Процесс дуговой сварки в водяной среде связан с двумя трудностями, воз­никающими именно из-за специфики окружающей среды. Первой
...
Растворение водорода в сварочной ванне предопределяет априо­ри высокое его содержание в металле шва (до 23...25 см'/100 г), что значительно превышает содержание водорода в металле шва при су­хой сварке и чревато опасностью образования холодных трещин.
...
Второй трудностью являются повышенные скорости охлаждения металла шва и зоны термического влияния (ЗТВ), что, особенно при сварке конструкций из сталей повышенной прочности, может приво­дить к подкалке металла этих зон сварного соединения и способство­вать образованию холодных трещин.
...
Меры борьбы с этими неблагоприятными факторами немногочис­ленны. Практически не удается в значительной степени уменьшить содержание водорода в газовой фазе парогазового пузыря. Добавле­нием в покрытие веществ, содержащих фтор, возможно связать часть водорода в соединение НЕ, нерастворимое в металле, но хорошо ра­створимое в воде. Этим приемом удается уменьшить содержание водорода в металле шва до 14...15 см:,/100 г. Этого тоже много, но для низкоуглеродистых и низколегированных сталей с хорошей пластич­ностью можно получить сварные соединения при применении пер­литных электродов без холодных трещин. С увеличением прочности стали получить бездефектное соединение на конструкциях из этих сталей с применением перлитных электродов не удается и приходит­ся применять электроды со стержнем из аустенитных сталей или ни­келевых сплавов. Это связано с тем, что предел растворимости водо­рода в аустенитном металле шва гораздо выше, чем у перлитного металла, а растворимый в твердом растворе аустенитного металла шва водород предотвращает (или значительно уменьшает) возмож­ность возникновения холодных трещин в металле шва.
...
Уменьшение скоростей охлаждения металла шва и ЗТВ при свар­ке более прочных сталей, чем низколегированные, типа 09Г2 (с уг­леродным эквивалентом С1 > 0,4), можно получить двумя путями. Первый - увеличение коэффициента массы покрытия (увеличение толщины покрытия) с тем, чтобы увеличить массу жидкого шлака, укрывающего шов при остывании. Здесь также приходится прибе­гать к специальным приемам, так как увеличение толщины покры­тия приводит к запаздыванию его плавления, образованию длинно­го козырька и нарушению процесса сварки. Из этого затруднения можно выйти, добавляя в покрытие титанотермитную смесь, кото­рая при прохождении экзотермической реакции дает добавочное количество тепла, что ускоряет плавление покрытия.
...
Вторым путем является создание покрытий иа каучуковой основе с добавкой титанотермитных смесей. Такие покрытия имеют хоро­шую адгезию в присутствии воды. Они наносятся на поверхности металла непосредственно у шва под водой перед выполнением свар­ки. Из-за низкой теплопроводности такого слоя затрудняется тепло-отвод от поверхности металла ЗТВ, а это в свою очередь ведет к умень­шению скоростей охлаждения металла ЗТВ, чему также способствует экзотермическая реакция, идущая с выделением тепла в части слоя непосредственно у сбега усиления к основному металлу. Этот способ позволяет применять ручную электродуговую сварку, выполняемую водолазами, при ремонте корпусов судов и других морских конст­рукций на глубинах до 50 м без постановки судна в док или осушения ремонтируемого района.
...
Механизированная сварка под слоем флюса (рис. 2.16). Электри­ческая дуга горит под слоем флюса. При ее горении происходит плав­ление подаваемой в зону горения электродной проволоки и флюса. Образуется парогазовый пузырь (он заполнен парами металла и газа­ми, образующимися при плавлении проволоки и флюса).
...




Азотирование и карбонитрирование
Оcновы сварки судовых конструкций
Материаловедение
Російсько-український словник зварювальної термінології. Українсько-російський словник зварювальної термінології.
Металловедение для сварщиков (сварка сталей)