Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Технологические особенности изготовления сварных и паяных заготовок

15.11.2018

В тех случаях, когда производство цельных заготовок связано с большими технологическими трудностями, целесообразно изготовлять их сварными. Сварные изделия состоят из отдельных заготовок, полученных с применением методов, которые рассмотрены ранее.

Упрощение изготовления сварных конструкций по сравнению с отливками и поковками ведет к сокращению сроков освоения производства, снижению трудоемкости и себестоимости производства заготовок. Замена литых заготовок сварными в целях уменьшения толщины стенок и упрощения конструкции изделий дает экономию металла до 30...60 %. Кроме того, удельные капитальные вложения на 1 т сварных заготовок примерно в 3 раза меньше, чем на 1 т стального литья.

Сварные конструкции классифицируют:

• по целевому назначению (авиационные, автомобильные и др.);

• по методу получения исходных заготовок (листосварные, штампосварные и др.);

• по толщине свариваемых элементов (тонкостенные или толстостенные);

• по применяемым материалам (стальные, алюминиевые, титановые и др.).

В зависимости от характерных особенностей работы конструкций выделяют следующие типы сварных изделий: балки, колонны, оболочковые и корпусные конструкции, станины, валы, колеса и т. п.

Элементы сварных заготовок изготовляют из различных материалов при толщине от десятых долей миллиметра до 1000 мм и более. Практически все сварные изделия в процессе их изготовления подвергаются термической обработке перед окончательной механической обработкой резанием для снятия остаточных напряжений. В зависимости от используемой энергии для образования сварного соединения все виды сварки подразделяют на три класса:

- термический — виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электро-шлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая и др.);

- термомеханический — виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, кузнечная, диффузионная, газопрессовая и др.);

- механический — виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии (трением, взрывом, холодная, ультразвуковая и др.).

Дуговая сварка (ручная, полуавтоматическая и автоматическая) является наиболее распространенным технологическим процессом. Ручную сварку применяют для получения швов небольшого размера за один проход без предварительной разделки кромок. Ручной сваркой соединяют заготовки толщиной 4...8 мм. Автоматическую сварку можно выполнять одним или несколькими электродами под слоем флюса, в среде защитных газов (аргона, гелия, углекислого газа). При сварке под флюсом толщина свариваемых элементов может достигать 20 мм без разделки кромок: производительность сварки возрастает в 6—8 раз по сравнению с ручной. Производительность полуавтоматической сварки в углекислом газе примерно в 2—4 раза выше, чем ручной.

Электрошлаковая сварка при производстве толстостенных (s > 50 мм) сварных конструкций в тяжелом машиностроении обеспечивает высокую экономическую эффективность за счет снижения потребления электроэнергии в 1,5—2 раза и флюса — в 20—40 раз по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом. Кроме того, при этом виде сварки не требуется предварительная разделка кромок.

Электронно-лучевая сварка позволяет получать сварные соединения без существенных деформаций и с низким уровнем сварочных напряжений. Кроме того, проведение процесса в вакууме обеспечивает получение зеркально чистой поверхности шва и дегазацию расплавленного металла. С помощью этого вида сварки изготовляют изделия из тугоплавких химически активных металлов и их сплавов, а также из алюминиевых сплавов и высоколегированных сталей.

Контактная сварка характеризуется кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и с последующей осадкой разогретых заготовок. Характерная особенность этого процесса — пластическое деформирование, в ходе которого формируется сварное соединение. Контактная сварка (стыковая, точечная, шовная, конденсаторная) отличается высокой производительностью и экономичностью. Этот вид сварки применяют для соединения заготовок из углеродистых, низколегированных и коррозионо-стойких сталей, а также из алюминия, титана и их сплавов. При стыковой сварке можно соединять стальные стержни, рельсы, трубы и другие профили сечением до 10000 мм2, а заготовки из цветных сплавов — сечением до 4000 мм2. Точечной сваркой соединяют заготовки (листы, швеллеры, уголки и т. п.) одинаковой или разной толщины от сотых долей миллиметра до 30 мм. Шовной сваркой соединяют внахлестку листовые заготовки непрерывным швом при изготовлении герметичных емкостей, кузовов автомобилей и т. п.

Сварка трением происходит в твердом состоянии материала при воздействии теплоты, возникающей при трении соединяемых поверхностей. Трение в зоне сварки осуществляется вращением или возвратно-поступательным перемещением сжатых заготовок. При этом виде сварки по сравнению с контактной стыковой снижаются затраты энергии в 5-10 раз. Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы и сплавы с различными свойствами, например медь со сталью, алюминий с титаном и др. В промышленности сварку трением применяют при изготовлении режущего инструмента, различных валов, штоков с поршнями, пуансонов и т. п.

Холодную сварку выполняют без нагрева при обычных и даже пониженных температурах. Этим видом сварки выполняют точечные, шовные и стыковые соединения заготовок толщиной 0,2...15 мм. Необходимое давление в зоне сварки зависит от химического состава и толщины соединяемых элементов, в среднем составляет 150...1 000 МПа. Холодной сваркой формируют соединения из однородных и разнородных металлов и сплавов, обладающих высокой пластичностью. Этот вид сварки используют для соединения заготовок из алюминия, меди, никеля, свинца, серебра, цинка и золота.

При производстве заготовок ограниченно применяют газовую, плазменную, лазерную, диффузионную, ультразвуковую и ряд других видов сварки. В изделиях сложной геометрической формы, изготовление которых сваркой затруднительно, целесообразно выполнять соединение пайкой.

Пайка является технологическим процессом получения неразъемного соединения заготовок без их расплавления путем смачивания поверхностей жидким припоем с последующей его кристаллизацией. Образование соединения без расплавления основного металла обеспечивает возможность распая соединения.

При пайке заготовки соединяются в результате смачивания, растекания жидкого припоя по нагретым поверхностям и затвердевания его после охлаждения. Свойства паяных соединений (прочность, герметичность, надежность и др.) зависят от характеристик материала заготовок, припоя, способа нагрева, зазоров, типа соединения. Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, тугоплавкие металлы, твердые сплавы, цветные металлы и их сплавы, чугуны, а также разнородные металлы, стекло, керамику, графит и др.

Припои представляют собой сплавы цветных металлов, должны хорошо растворять основной металл, обладать смачивающей способностью, требуемой температурой плавления и минимальным интервалом кристаллизации. Все припои по температуре плавления подразделяют на особо легкоплавкие (tпл < 145 °С), легкоплавкие (tпл = 145...450 °С), среднеплавкие = 450....1100 °С) и тугоплавкие (tпл > 1050 °С).

Способы пайки классифицируют в зависимости от используемых источников нагрева. В промышленности наиболее распространена пайка в печах, индукционная, погружением, газопламенная и паяльниками. Способ пайки выбирают, исходя из требований, предъявляемых к паяемому изделию, с учетом состава и свойств заготовок и припоя, типа производства и наличия на предприятии соответствующего оборудования.

Основными типами паяных соединений являются: внахлестку, встык, вскос, втавр, в угол и соприкасающиеся. Зазор между соединяемыми поверхностями должен быть таким, чтобы улучшить затекание припоя под действием капиллярных сил и увеличить прочность соединения. Так, для серебряных припоев устанавливают зазор до 0,05 мм, для меди — до 0,012 мм.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: