Группы признаков классификации сварки

Классификация видов сварки. Краткая характеристика

Билеты для электросварщиков ручной сварки 4, 5 разряда

Билет 1

Классификация видов сварки. Краткая характеристика.

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании. (ГОСТ 2601-84).

Сущность сварки заключается в сближении элементарных частиц свариваемых частей на столько, чтобы между ними начали действовать межатомные связи, которые обеспечивают прочность соединения.

Так как свариваемые поверхности неоднородны, имеют макро- и микро неровности, оксидные пленки, загрязнения, то для сварки необходимо приложить внешнюю энергию.

Классификация способов сварки.

Сварка металлов подразделяется по физическим, техническим и технологическим признакам. Классификация по физическим признакам осуществляется в зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного шва. По ГОСТ19521-74 сварка металлов делится на три класса: термических, термомеханический, механический.(рис.1)

Рис.1 Классификация видов сварки по физическим признакам.

Рис.2 Классификация видов сварки по техническим признакам.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии, термомеханическому – с использованием тепловой энергии и давления, механическому – с использованием механической энергии.

К техническим признакам относятся: способ защиты металла в зоне сварки, непрерывность процесса, степень механизации процесса. (Рис.2)

Технологические признаки устанавливаются для каждого способа отдельно.

К технологическим признакам для газовой сварки можно отнести: мощность пламени, вид пламени, диаметр присадочной проволоки и т.д.

Дуговая сварка, при которой расплавление металла свариваемых деталей и электрода(или присадочного материала) производится теплотой, выделяемая электрической дугой. Дуговую сварку можно производить в ручную, полуавтоматически и автоматически.

ГОСТ 19521-74 Сварка металлов. Классификация

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СВАРКА МЕТАЛЛОВ
КЛАССИФИКАЦИЯ

ГОСТ 19521 – 74

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО СТАНДАРТАМ
Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ГОСТ
19521 – 74

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 18 февраля 1974 г. № 445 срок действия установлен
с 01.01.1975 г.
до 01.01.1980 г.
1. Настоящий стандарт устанавливает классификацию сварки металлов по основным физическим, техническим и технологическим признакам.
2. Основные признаки и ступени классификации приведены в табл. 1.
Таблица 1

Наименование ступеней классификации

Форма энергии, используемой для образования сварного соединения

Вид источника энергии, непосредственно используемого для образования сварного соединения

Способ защиты металла в зоне сварки
Непрерывность сварки
Степень механизации сварки

Установлены для каждого вида сварки отдельно

3. Классификация сварки по физическим признакам приведена в табл. 2
Таблица 2

Дуговая
Электрошлаковая
Электронно-лучевая
Плазменно-лучевая
Ионно-лучевая
Тлеющим разрядом
Световая
Индукционная
Газовая
Термитная
Литейная

Контактная
Диффузионная
Индукционнопрессовая
Газопрессовая
Термокомпрессионная
Дугопрессовая
Шлакопрессовая
Термитнопрессовая
Печная

Холодная
Взрывом
Ультразвуковая
Трением
Магнитоимпульсная

Примечания:
1. Диффузионная сварка может осуществляться с применением большинства источников энергии, используемых при сварке металлов, но выделяется как самостоятельный вид сварки по относительно длительному воздействию повышенной температуры и незначительной пластической деформации.
2. В комбинированных технологических процессах возможно одновременное использование разных видов сварки.
4. Классификация видов сварки по техническим признакам приведена на черт. 1.
5. Классификация видов сварки по технологическим признакам приведены на черт. 2 – 12.
6. Термины и определения даны в справочном приложении.

Черт. 1

Черт. 2

Черт. 3

Черт. 4

Черт. 5

Черт. 6

Черт. 7

Черт. 8

Черт. 9

Черт. 10

Черт. 11

Черт. 12

Классификация процессов сварки.

Согласно схеме термодинамических превращений (рис. 1), целесообразно выделить при классификации процессов сварки три основных физических признака:

• форму вводимой энергии,
• наличие давления и вид инструмента — носителя энергии.

Остальные признаки условно отнесены к техническим и технологическим (табл. 1.). Такая классификация использована в ГОСТ 19521—74. По виду вводимой в изделие энергии все основные сварочные процессы, включая сварку, пайку и резку, разделены (табл. 2) на термические (Т), термомеханические (ТМ), термопрессовые (ТП), механические (М), прессово-механические (ПМ), Признак классификации по наличию давления применим только к сварке и пайке.

Рис. 1 – Схема модель, поясняющая термодинамическое определение и классификацию процессов сварки: Г. ТМ. ЛМ — термические. термомеханические и прессово-механические процессе

Форма энергии, применяемой в источнике энергии для сварки (электрическая, химическая и др.), как классификационный признак не используется, так как он характеризует главным образом не процесс, а оборудование для сварки.

Т-процессы осуществляются без давления (сварка плавлением), остальные — обычно только с давлением (сварка давлением). Указанные в (табл. 1) термины (класс, метод, вид) условные, но, войдя в классификацию, они позволяют в дальнейшем вести четкую систему типизации процессов сварки. Термин «процесс» использован как независимый от классификационных групп.

Все известные в настоящее время процессы сварки металлов осуществляются за счет введения только двух видов энергии — термической и механической или при их сочетании. Поэтому в четвертый подкласс особых процессов пока могут быть включены только нейтронная сварка пластмасс и (условно) склеивание, которое происходит без существенного введения энергии извне. В (табл. 2) эти процессы не указаны, так же как сварка восстановления из солей металлов, электролитическая сварка, сварка напылением и др.— весьма редко используемые процессы. В (табл. 3) для примера даны виды дуговой сварки.

Под сварочными процессами в настоящее время понимают достаточно широкую группу технологических процессов соединения, разъединения (резки) и локальной обработки материалов, как правило, с использованием местного нагрева изделий.

Дуга, луч, газовое пламя — внешние носители энергии, от которых энергия передается в изделие тем или иным способом. При термитной сварке разогрев происходит за счет внутреннего источника в результате преобразования в теплоту химической энергии, выделяемой при реакции горения термита. Для всех термических процессов сварки плавлением (независимо от вида носителя энергии — инструмента) в стык энергия вводится всегда путем расплавления металла.

В термомеханических и механических процессах преобладают внутренние носители энергии, в которых ее преобразование в теплоту происходит главным образом вблизи контакта соединяемых изделий — стыка.

Классификация сварочных процессов

Сварка металлов

Сварка – это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

Все известные виды сварки классифицируются по физическим, техническим и технологическим признакам.

Электродуговая сваркаосуществляется с помощью трансформа­торов переменного тока или электросварочных генераторов постоянно­го тока. Сварка проводится с помощью электродов.

Газовая сваркаосуществляется с помощью ацетиленовых генера­торов, в которых горючим газом служит ацетилен, получаемый в гене­раторе из карбида кальция.

В последнее время разработаны горелки для сваривания с помо­щью пропан-бутана.

При газовой сварке используется сварочная проволока.

Пайка и припои

Пайкойназывается процесс соединения металлических частей с помощью расплавленных металлов и сплавов, которые называются припоями.

Припои бывают мягкие и твердые.

Мягкие припоисостоят из олова, свинца, небольшого количества сурьмы и других примесей (медь, висмут и пр.).

Мягкие припои плавятся при температуре до 300°С. Их используют для получения соединений, которые требуют высокой герметичности, но они имеют небольшую прочность.

Граница прочности мягких припоев при растягивании составляет 5-7кгс/мм 2 . Марки мягких припоев: ПОС-90; ПОС-40; ПОС-30; ПОС-18; ПОС-4ч6.

Буквы ПОС означают, что припой оловянисто-свинцовый, цифры после букв указывают на процентное содержание олова в сплаве.

Твердые припои— это тугоплавкие сплавы на основе меди, серебра и прочих металлов.

Твердые припои имеют температуру плавления 650-900°С и высокую механическую прочность. Граница прочности при растягивании 20-40 кгс/мм 2 .

Марки твердых припоев: ПМЦ-36, ПМЦ-48; ПМЦ-54; ПСр-25; ПСр-45; ПСр-70.

Флюсы— называются вещества, применяемые в процессе пайки для удаления окисной пленки с поверхности металлов и защиты их от окисления.

Мягкие флюсы — хлористый цинк, канифоль, нашатырь.

Твердые флюсы — порошкообразная бура.

а) Флюсы на основе соединений бора применяются при пайке всех черных и цветных металлов.

б) Флюсы на основе фтористых соединений, применяются при пайке тех металлов и сплавов, для которых боридные флюсы недостаточно активны и вследствие этого не обеспечивают удаление окисной пленки в процессе пайки.

в) Флюсы на основе хлористых соединений бора применяются главным образом при пайке алюминиевых и магниевых сплавов.

г) Флюсы на основе канифоли и др. органических соединений применяются только для низкотемпературной пайки меди и некоторых сплавов на ее основе.

Сварка классифицируется по:

Видам

Способам

Методам сварки

Вид сварки – объединяет группу сварочных процессов, в которых используется один и тот же источник теплоты для нагрева и расплавления металла. Так, например, в группе сварки давлением различают следующие виды сварки – электрическую контактную (сопротивлением), газопрессовую, кузнечную и т.д. В группе сварки плавлением – газовую, электродуговую, шлаковую и др.

Классификация способов сварки.

Существующие сварочные процессы иногда классифицируют также по видам используемой энергии. По виду энергии, применяемой при сварке, все способы сварки можно разделить на четыре группы

Энергетическая классификация процессов сварки

К электрической условно можно отнести сварку ультразвуком и лазерную, при которых электрическая энергия через специальные устройства преобразуется в тепловую, используемую для нагрева металла при сварке.

При плазменной сварке (сжатой дугой) используется не только тепло столба дуги, но и дополнительное тепло, выделяющееся при превращении (рекомендации) ионов газового столба дуги в атомы и молекулы в момент соприкосновения их со свариваемым металлом.

Способ сварки – объединяет варианты данного вида сварки, отличающиеся друг от друга принципиальными изменениями условий ведения процессов.

При электрической сварке давлением применяют следующие способы сварки – стыковой, точечный, шовный.

При электрической дуговой сварке плавлением используется также различные способы, а именно:

по свойствам электродов – плавящимся (металлическим) или неплавящимся (угольным, вольфрамовым) электродом;

по степени механизации – ручная, полуавтоматическая и автоматическая;

по роду защиты дуги от окружающего воздуха – электродами с тонкими (стабилизирующими) покрытиями, электродами с толстыми (качественными) покрытиями, под флюсом, в защитных газах, с комбинированной защитой (покрытие и защитный газ), в контролируемой атмосфере и в вакууме;

по виду дуги – свободно горящей и сжатой (плазменной), прямого и косвенного действия.

Сварка осуществима при следующих условиях:

– применении очень больших удельных давлений сжатия деталей,

– без нагревания и одновременном сжатии деталей умеренным давлением;

– при нагревании металла в месте соединения до расплавления,

– без применения давления для сжатия

На рисунке 1 показан график, характеризующий условия, необходимые для сваривания чистого технического железа. Качественная сварка может осуществляться только при давлениях и температурах, расположенных выше кривой АБ. Точка Б соответствует температуре плавления железа. Вправо от этой точки железо сваривается в расплавленном состоянии без давления, влево – при нагревании до пластического состояния, но с применением соответствующего давления, которое тем выше, чем ниже температура нагрева. Точка А соответствует ограниченной свариваемости железа, так как лежит в области температур ниже 900º и требует применения высокого удельного давления сжатия.

Без подогрева (в холодном состоянии) можно сваривать только очень пластичные металлы, например алюминий, медь, свинец, при условии применения высоких удельных давлений сжатия.

На рисунке 2 показаны сварные соединения, получаемые при некоторых способах сварки

Метод сварки – означает разновидность данного способа сварки, отличающуюся непринципиальными изменениями процесса, например, при дуговой сварке – числом электродов.

Все известные виды сварки принято классифицировать по основным физическим, техническим и технологическим признакам. По физическим признакам, в зависимости от формы используемой энергии, предусматриваются три класса сварки:

термическая сварка металлов

термомеханическая сварка металлов

механическая сварка металлов

Термический класс включает все виды сварки с использованием тепловой энергии (дуговая сварка, газовая сварка, плазменная сварка и т. д.).
Термомеханический класс объединяет все виды сварки, при которых используются давление и тепловая энергия (контактная сварка, диффузионная сварка)
Механический класс включает виды сварки, осуществляемые механической энергией (холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка взрывом).

Классификация сварочных процессов

В зависимости от условий, при которых осуществляется сваривание частиц металла, все существующие сварочные процессы можно разделить на две основные группы способы сварки пластическим деформированиемс применением осадочного давления способы сварки плавлением

В первом случае соединение обеспечивается путем совместной пластической деформации (осадки) металла свариваемых частей в месте их соприкосновения, осуществляемой приложением внешнего усилия (давления). При сварке давлением металл, как правило, находиться в твердом состоянии. В зависимости от процесса сварка давлением может осуществляться без предварительного подогрева или с незначительным нагревом, не изменяющим механические свойства металла (например, «холодная» сварка, сварка ультразвуком, сварка взрывом) или с предварительным подогревом (электрическая контактная, термитная).

Во втором случае соединение деталей происходит при расплавлении металла свариваемых частей в месте их соприкосновения, с добавлением или без добавления присадочного металла. Расплавленный металл (основной и присадочный) самопроизвольно сливается, образуя общую сварочную ванну, в которой атомы жидкого металла вступают в прочное соединение друг с другом и после затвердевания металла образуют сварной шов. Взаимному сцеплению атомов способствует их большая подвижность при высоких температурах сварочной ванны.

Сварка металла:

Общие сведения

Применяемое при сварке давление, называемое осадочным давлением, способствует свариванию, так как вызывает пластическую деформацию (осадку) металла в месте соединения. При этом разрушается поверхностный слой металла, вследствие чего имевшиеся на нем окислы удаляются из зоны сварки; частицы чистого металла вступают в тесное соприкосновение друг с другом и свариваются.

Величина осадочного давления зависит от вида металла и его температуры в месте сваривания. Для сваривания двух частиц металла в одно целое нужно сблизить их атомы настолько, чтобы между ними начали действовать силы взаимного притяжения. Это возможно при расстоянии между атомами около 4 × 10 -8 см. В металлах электроны, расположенные на внешних орбитах атомов, слабо связаны с ядрами последних. При достаточном сближении свободные электроны образуют общее электронное облако, что обуславливает их прочную связь.

Виды сварки классифицируются по следующим техническим признакам:

· по способу защиты металла в зоне сварки (в воздухе, в вакууме, под флюсом, в пене, в защитном газе, с комбинированной защитой);

· по непрерывности процесса (непрерывная, прерывистая);

· по степени механизации (ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая);

· по типу защитного газа (в активных газах, в инертных газах);

· по характеру защиты металла в зоне сварки (со струйной защитой, в контролируемой атмосфере).

Технологические признаки установлены для каждого вида сварки отдельно.

Познакомимся с наиболее применяемыми видами сварки и соответствующим оборудованием.