Появилась задолго до изобретения электрической сварки. Ее использовали в Древнем Риме и Вавилоне, о чем говорят археологические раскопки.

За это время технологии усовершенствовались, и появились новые виды пайки, в которых для нагрева металла используется электрический ток, пламя газовой горелки, энергия лазера или иные источники тепловой энергии.

Капиллярный вид пайки – самый распространенный. Многие, применяя его, даже не подозревают о таком названии. Суть технологии заключается в следующем.

Припой расплавляют, он нагревается и заполняет собой пространство между двумя подготовленными деталями. Смачивание поверхности деталей и удержание припоя происходит во многом благодаря эффекту капиллярности.

Капиллярный вид пайки распространен в быту и на различных производствах. Для его проведения потребуется паяльник или горелка. По сути, любой вид пайки можно считать в определенной мере капиллярным, поскольку в каждом присутствует капиллярное смачивание поверхностей заготовок жидким припоем.

Диффузионный

Этот вид паяния отличается от остальных длительностью процесса, поскольку на диффузию требуется время.

Припой внутри зоны шва выдерживается при определенной температуре дольше, чем, скажем, при обычном капиллярном виде пайке. Соединение двух заготовок происходит за счет диффузии припоя и спаиваемых металлов.

Сам процесс диффузии заключается в проникновении молекул одного вещества в структуру другого вещества. Спайка происходит на молекулярном уровне и дает возможность получить более прочный шов.

Диффузионный вид требует строго соблюдения температурного и временного режима. Температура нагрева в зоне пайки всегда выше, чем температура плавления припоя.

Контактно-реакционный

Вид пайки под названием «контактно-реакционный» или «реактивный» означает процесс сплавления при контакте двух деталей из разных металлов.

Происходит фазовый переход металла из твердого в жидкое состояние с последующим отвердением и сплавлением. Часто такое соединение осуществляют через тонкую прослойку, которая нанесена на одну из заготовок гальваническим или иным способом.

Используются легкоплавкие материалы – эвтектики. Так можно соединить серебро и медь, где между деталями будет образован медно-серебрянный сплав. Проводят пайку олова и висмута, серебра и бериллия, графита и стали.

Можно спаивать алюминий с другими материалами через прослойку меди или кремния. Соединение получается прочным, время пайки занимает доли секунд.

Реакционно-флюсовой

В основе реактивно-флюсового вида пайки лежит химическая реакция, при которой из флюса при соединении с металлом образуется припой. Это хорошо видно, когда между собой соединяются алюминиевые детали.

Для их стыковки применяется флюс на основе хлористого цинка. При нагреве цинк начинает взаимодействовать с алюминием, превращаясь в металлический припой.

Он заполняет собой все пространство зазора, делая место зоны пайки прочным соединением. При этом очень важно точно соблюсти пропорции наносимого флюса. Его должно быть много, чтобы чистый цинк в необходимом количестве мог выделиться из флюсового порошка.

Иногда при этом виде пайки приходится добавлять в небольших количествах, как дополнение к основному процессу. Обычно это делают, если две заготовки соединяются внахлест.

Пайка-сварка

Такое название технология получила потому, что сам процесс очень сильно напоминает сварку металла с присадочным материалом (проволокой или порошком).

Но в данном случае вместо присадки используется припой. Этот вид чаще всего используют для того, чтобы заделать дефекты и изъяны на поверхностях металлических деталей (литых).

Сам процесс можно проводить разными способами:

• пайка в печах;
• окунанием в ;
• сопротивлением с помощью электрического тока;
• индукционным способом;
• радиационным;
• с помощью паяльников и газовых горелок.

Некоторые виды появились сравнительно недавно, еще исследуются и дорабатываются.

В печах

Первый вариант обеспечивает равномерное распределение припоя по дефектным участкам детали и равномерное прогревание, что особенно важно, когда приходится паять крупногабаритные заготовки со сложной конфигурацией.

При этом разогрев в печи может проходить одним из многих существующих способов, начиная от нагрева пламенем, и до сложно технологических процессов, таких как индукция, электросопротивление.

Конструкция самих печей отличается друг от друга лишь подами, на которые укладывают паяемые заготовки. Для крупных деталей используются печи, в которых под не движется, а для маленьких – подвижные в виде конвейеров на роликах.

Главная задача этого вида пайки – создать внутри печи специальную газообразную субстанцию. Пайка в печах может быть полностью механизирована, что ведет к повышению производительности труда. А для производств с массовым выходом готовой продукции это идеальный вариант.

Применение индукции и сопротивления

Что касается индукционного вида, то для него используют токи высокой частоты. Электричество пропускается через спаиваемые детали, отчего они и нагреваются.

Здесь реализуются два способа пайки: стационарная и с перемещением детали или индуктора. В случае соединения крупногабаритных заготовок используется вторая технология.

Способ пайки сопротивлением чем-то схож с индукционным видом. Просто в этой технологии ток пропускается и через заготовки, и через паяльный элемент. То есть, соединяемые детали становятся частью электрической цепи.

Проводят такой процесс в электролитах или в специальных контактных машинах, действие которых очень похоже на стандартную электросварку. Контактные машины обычно используются в производствах, где необходимо паять между собой изделия из тонкого листового металла.

Пайка же в электролитах используется сегодня не часто за счет сложности настройки параметров технологического процесса . Ведь процесс проходит по принципу теплового эффекта, возникающего между катодом (спаиваемые детали) и анодом.

Вокруг заготовок образуется водородная оболочка, у которой очень высокое электрическое сопротивление. Отсюда и выделение большой тепловой энергии.

Погружение в ванну

Пайка с погружением проводится или в среде расплавленного припоя или в массе специальных солей. Последний вид пайки – это быстро проводимая операция за счет непосредственного нагрева заготовок от солей, которые выполняют функции и нагревательного элемента, и флюса. Что касается погружения в припой, то необходимо отметить возможность полного или частичного погружения.

Радиационный метод

Радиационный вид пайки производится за счет мощного светового потока, который формируется кварцевой лампой, лазером или катодным расфокусированным лучом.

Технология появилась относительно недавно, но показала, что таким способом можно достигать высокого качества пайки двух металлических заготовок. К тому же появилась реальная возможность контролировать процесс и по степени нагрева, и по временным срокам. При этом лазер удаляет оксидную пленку с припоя и с металла, что гарантирует высокое качество паяного шва.

Газовая оболочка в зоне соединения, образорванная за счет нагрева металлов, дает возможность при соединении не использовать флюсы. Поэтому, когда сегодня говорят о пайке без флюса, подразумевают лазерную технологию.

Горелка и паяльник

Что касается пайки горелками, то чаще всего применяются две технологии, которые, по сути, ничем не отличаются одна от другой. Происходит просто нагрев двух деталей и припоя, уложенного между ними в зазор.

В первом способе – за счет сгорания газа, во втором – за счет образования плазмы (это сгораемый газ, который движется тонкой струей с большой скоростью). Необходимо отметить, что способ с газовыми горелками считается универсальным.

Горелки, испускающие поток плазмы, работают при высоком температурном режиме. А это позволяет паять между собой детали из титана, молибдена, вольфрама и прочие тугоплавкие материалы.

Сложность этой технологии заключается в том, что настроить электрическую дугу под определенную температуру нагрева (до определенной точности) практически невозможно.

Пайка паяльником используется давно. Если еще 5-10 лет назад можно было говорить только об электрических приборах или нагреваемых от огня, то сегодня предложений куда больше.

Хотелось бы отметить паяльники, работающие от ультразвука. То есть, сам ультразвук имеет отношение к процессу пайки лишь с позиции разрушения оксидной пленки.

Поэтому и появилась возможность паять различные металлы в воздушном окружении без флюсовых материалов. Непосредственно пайка происходит от нагрева припоя.

Вакуумный

Пайка в вакууме и сегодня еще используется не всегда и не везде. Сложность данного вида заключается в том, что необходимо в зоне паяния создать разряженную атмосферу без воздуха.

Как известно, присутствующий в воздухе кислород является причиной образования оксидной пленки, которая покрывает собою металлические заготовки и припой.

Пленка очень тугоплавка, при пайке теряются температурные градусы для нагрева соединяемых деталей. Поэтому все ученые до сих пор и ищут способы, как удалить оксидное покрытие или провести процесс без него. Пайка в вакууме – один из таких вариантов.

Препятствуют внедрению вакуумного вида в производство такие факторы:

• низкая производительность процесса, потому что приходится нагревать каждую отдельную деталь;
• таким способом можно паять лишь заготовки небольших размеров;
• сложность создания станков и дополнительного оборудования;
• сложность проведения процесса пайки.

Однако если говорить о космосе, где отсутствует атмосфера, то вакуумный вид считается весьма перспективным.

Селективный

Нельзя сказать, что селективный вид пайки принципиально отличается от капиллярного. Точно также в нем применяют припой и нагрев. Но расплавляют припой только в выборочных местах (локальных точках), на которые планируется прикрепить элементы.

Селективную пайку применяют в основном для изготовления плат и выводов штыревых компонентов. Она схожа с волновым методом, применяемым для пайки smd-чипов.

Установка селективной пайки – оборудование, относящееся к категории полуавтоматов. Оно не дешевое, но экономит расходные материалы почти в десять раз, по сравнению с волной, поэтому распространяется все шире и шире.

Температурный режим и материалы

Классификация процессов пайки основывается на методах проведения операций, условиях, при которых получают соединения, и на видах расходных материалов. Понятия и виды пайки подробно описывает ГОСТ 17325.

Пайку называют высокотемпературной или твердой, если припой разогревается до температуры 450 ℃ и выше. В противном случае приходится иметь дело с низкотемпературным видом (мягким).

Для низкотемпературного вида применяют легкоплавкие припои. К ним относятся сплавы олова и свинца, висмута, галлия, индия. К тугоплавким принадлежат медно-серебряные, медно-цинковые припои.

В связи с повелением новых материалов и требований экологической безопасности, технологии пайки постоянно меняются. Свинцовые припои применяют все меньше, устанавливают дымоуловители, разрабатывают лазерное и ультразвуковое оборудование.

Немалую роль в развитии пайки играет внедрение роботизированных систем, позволяющих значительно ускорить работу.

В прошлой статье кратко описывалась проблема соединения деталей кузова современного автомобиля из высокопрочной стали. Одно из решений, сварка-пайка , слово знакомое лишь в узких кругах профессионалов кузовного ремонта.

Что такое сварка-пайка , какие задачи она решает, какое оборудование необходимо для сварки этим способом и какие материалы применяются для соединения деталей из высокопрочной стали, мы попытаемся кратко изложить в нашей статье.

Высокопрочные или многофазные : эти стали последнего поколения были дообработаны с целью увеличения прочности до 1600 MПa. Они в основном применяются для создания противоударных зон в кузове автомобиля. Например: Porsche 997, OpelCorsa 07.

Высокопрочные или многофазные стали, это соединение бейнита, аустенита и феррита. Эти стали обеспечивают высокую прочность и хорошую деформируемость. Их используют при производстве сложных деталей, которые важны для устойчивости автомобиля.

При всех преимуществах, у высокопрочной стали есть и недостатки. Более сложный процесс производства, уменьшение прочности при сильном нагреве, необходимость использования на СТО специального оборудования и применения современных методов работы, обязательная замена элемента кузова в случае повреждения, выправление повреждённых деталей запрещена, использование полуавтоматической сварки стальной проволокой строго запрещена.

Пайка MIG в среде защитного газа наиболее современный метод сварки для новейших видов сталей. Этот метод также называется MIG brazing (по-английски) илисваркой медью MIG.

Этот метод сварки все больше и больше используется различными автомобилестроителями и его все больше и больше рекомендуют для ремонта (Mercedes, Opel, VW, Peugeot, Toyota, Honda). Используется термин пайка т.к.листы металла, которые соединяют не плавятся, в отличие от сварки MIG/MAG или полуавтоматической сварки . Причина этому - работа при более низкой температуре, приблизительно 900°C.

Благодаря низкой температуре сварочной ванны, слой цинка практически не повреждается, и, таким образом, сохраняется антикоррозийная защита. Для современных сталей с высоким пределом упругости свойства материалов не меняются и деформации незначительны. Этот метод также позволяет уменьшить разбрызгивание при сварке.

Температура плавления медных сплавов значительно ниже: между 750°C и 1080°C. Так как температура плавления стали приблизительно 1500°C, пайка MIG не расплавит стальной лист и не изменяет первоначальных свойств, специальных сталей.

При пайке MIG плавится только проволока, но не свариваемые листы

Используемая проволока сделана из сплава меди и цинка. Это более благородный металл с очень хорошими антикоррозийными свойствами. Чаще всего используется проволока диаметром 0,8 - 1,0 мм в зависимости от аппарата и, как правило, это CUSI3. Принцип сварки-пайки состоит в наплавлении проволоки CUSI3 или CUAL8 настальную деталь при не очень высокой температуре. Диаметр проволоки 0,8 мм для аппарата с программой «Сварка-пайка » и 1 мм для импульсного аппарата.

При пайке MIG, соединение происходит диффузией. Речь идет о поверхностной, но очень стойкой спайке, позволяющей очень хорошее наполнение. Присадочный металл (медь) переносится капиллярным действием (хорошее наполнение в соединениях и трещинах) и, таким образом, полностью защищает оголенные края листового металла в зоне пайки.

Вдоль края пайки слой цинка расплавляется и соединяется с медью, образовывая защитный слой. Другими словами, обратная сторона сварки защищена от ржавчины.

Для сварки-пайки (металла с высоким пределом упругости) с помощью проволоки из сплава меди с кремнием CusI3 или сплава меди с алюминием CuAl8 (Ø 0,8мм и Ø 1мм) сварщик должен использовать нейтральный газ: чистый аргон (Ar). Для выбора газа спросите совета специалиста по продаже газа. Расход газа приблизительно между 15 и 25 Л/мин.

Сварочные аппараты RedHotDot HOTMIG-19 , HOTMIG-27 и HOTMIG-29 производят сварку-пайку, для этого необходимо подключить баллон с Аргоном, выбрать режим NORMAL 2T, выбрать диаметр проволоки 0,8 или 1.0, выбрать положение на панели управления CuSi/CuAl.

Қазақстан Республикасының Министерство

Білім және ғылым образования и науки

министрлігі Республики Казахстан

Д. Серікбаев атындағы ВКГТУ

ШҚМТУ им. Д. Серикбаева

УТВЕРЖДАЮ

декан факультета МиТ

_______________2014 г.

Пісіру мен дәнекерлеу әдістері

Зертханалық жұмыстар бойынша әдістемелік

нұсқаулар

Специальные методы сварки и пайка

Методические указания по лабораторным

(практическим) работам

Специальность: 5В071200, «Машиностроение»

Специализация: «Технология и оборудование сварочного производства»

Усть-Каменогорск

Методические указания разработаны на кафедре машиностроения и технологии конструкционных материалов на основании ГОСО РК 3.08.338 – 2011 для студентов специальности 5В071200 «Машиностроение».

Обсуждено на заседании кафедры «М и ТКМ»

Зав. кафедрой

Протокол № от 2014г.

Одобрено методическим советом факультета машиностроения и транспорта

Председатель

Протокол № ____ от _______________ 2014г.

Разработал

Должность профессор

Нормоконтролер

В методических указаниях представлены полные описания лабораторно-практических работ .

Каждая работа состоит из наименования, целей и задач, теоретической части изучаемого вопроса и рекомендаций по практическому выполнению с указанием итоговой таблицы или формы графика. Кроме того, указаны требования к отчету по работе и дан перечень основных вопросов для самопроверки.

1 ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

1.1 Цель работы

Целью лабораторной работы является изучение:

Процесса сварки;

Техники сварки;

Устройства сварочного поста;

Назначения сварочных приборов и приспособлений.

1.2 Оборудование, приспособления, инструмент

Присадочная проволока;

Газогенератор;

Газовая горелка;

Газовый резак;

Спецодежда.

При газовой сварке для расплавления кромок соединяемых частей и вводимого присадочного материала используют тепло, выделяемое при сгорании горючих газов (ацетилен, пропан, бутан, пары керосина, водород и т. д.) в технически чистом кислороде. При этом максимальные температуры пламени равны соответственно 3100, 2750, 2500, 2400, 21000С. Наибольшее распространение получила ацетилено-кислородная сварка в связи с ее экономичностью и эффективностью при максимальном качестве соединений.

1.3.1 Кислород

Для сварочных работ используют газообразный кислород, который получают из воздуха методом его глубокого охлаждения (сжижения). Кислород поставляют к месту потребления в стальных баллонах голубого цвета под давлением 15МПа или в жидком виде – в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для превращения жидкого кислорода в газ используют газификаторы или насосы с испарителями для жидкого кислорода.

Кислород имеет высокую химическую активность, образуя соединения со всеми химическими элементами, кроме инертных газов. Реакции соединения с кислородом протекают с выделением большого количества тепла.

При соприкосновении чистого газообразного кислорода с органическими веществами, маслами, жирами может произойти их самовоспламенение. Поэтому всю кислородную аппаратуру необходимо тщательно обезжиривать. Кислород способен образовывать в широких пределах взрывчатые смеси с горючими газами

1.3.2 Ацетилен (С2Н2)

Ацетилен является основным горючим газом для газовой сварки и резки металлов , температура его пламени при сгорании в смеси с технически чистым кислородом достигает 31500С (при избытке кислорода 34500С).

Технический ацетилен при нормальных давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим запахом.

При использовании ацетилена необходимо учитывать его взрывоопасные свойства. Температура самовоспламенения ацетилена колеблется в пределах 240-6300С и зависит от давления и присутствия в нем различных веществ.

Повышение давления существенно снижает температуру самовоспламенения ацетилена.

Ацетилен с воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах от 2,2 до 81% ацетилена по объему при нормальном атмосферном давлении, а с технически чистым кислородом – в пределах от 2,3 до 3% ацетилена. Наиболее взрывоопасны смеси, содержащие 7 – 13% ацетилена.

Присутствие окиси меди снижает температуру воспламенения ацетилена до 2400С. Поэтому категорически запрещается при изготовлении ацетиленового оборудования применение сплавов, содержащих более 70% меди.

Взрывоопасность ацетилена понижается при растворении его в жидкостях. Особенно хорошо он растворяется в ацетоне . В одном объеме технического ацетона при 200С и нормальном атмосферном давлении можно растворить до 20 объемов ацетилена. Растворимость ацетилена в ацетоне увеличивается с увеличением давления и понижением температуры.

Ацетилен получают при разложении водой карбида кальция (СаС2) по реакции

Непосредственно на рабочем месте газосварщика аустилен либо находится в баллонах белого цвета, либо получают из карбида кальция в газогенераторе.

1.3.3 Кислородно-ацетиленовое пламя

Строение аустилено-кислородного пламени показано на рисунке 1. Оно характерно также для большинства газокислородных смесей.

1 – ядро; 2 – восстановительная зона; 3 – факел пламени

Рисунок 1 – Схема строения газокислородного пламени.

Ядро 1 пламени состоит из смеси холодных газов с четко выраженными границами. В зоне 2 ацетилен сгорает в чистом кислороде при их соотношении 1:1 по реакции

Эта зона характеризуется восстановительной атмосферой за счет наличия СО и Н2 и максимальной температурой 31500С. При плавлении и сварке этой зоной процесс протекает эффективно и с минимальным окислением металла шва.

В наружной зоне продукты неполного сгорания дожигаются за счет кислорода окружающего воздуха по реакции

При этом формируется факел пламени 3, который используется для дополнительного подогрева свариваемых кромок и шва.

В зависимости от соотношения газов в смеси пламя может быть нормальным (рисунок 1), науглераживающим (ацетиленовым) и окислительным (рисунок 2).

а) – нормальное; б – науглероживающее; в - окислительное

Рисунок 2 – Виды ацетилено-кислородного пламени.

При избытке ацетилена (рисунок 2.б) ядро увеличивается, приобретает расплывчатые очертания и начинает коптить. Такое пламя используется при сварке высокоуглеродистых сталей и чугунов. При избытке кислорода ядро пламени укорачивается и заостряется. Такое пламя, несмотря на более высокую температуру в 34500С, вызывает окисление компонентов сплавов и для сварки не должно использоваться.

1.3.4 Способы сварки

В зависимости от направления перемещения горелки и присадочного прутка по шву различают левый и правый способы сварки. При левом способе (рисунок 3.а) впереди перемещается присадочный пруток, а за ним горелка. Левый способ более простой и применяется для сварки малых толщин до 3 мм.

а – левый; б – правый; 1 – присадочный пруток; 2 – газовая горелка

Рисунок 3 – Способы газовой сварки

При правом способе впереди перемещается горелка, а за ней присадочный пруток (рисунок 3.б). Правый способ сложнее, но более производительный и позволяет эффективно воздействовать на жидкую металлическую ванну (перемешивать, поддерживать, перемещать).

Вертикальные швы выполняют левым способом, а горизонтальные и потолочные – правым. Для лучшего перемешивания металла необходимо конец присадочного прутка погружать в расплавленную ванну и совершать им колебательные движения. Диаметр присадочного прутка выбирают примерно равным свариваемой толщине, но не более 4-5 мм. Присадочный пруток берут того же состава, что и основной металл. Мощность горелки выбирают из расчета 120-150 л/час на 1 мм толщины свариваемого металла. При сварке листов разной толщины мощность горелки выбирают по большей толщине.

Легированные стали и цветные металлы сваривают с применением флюсов, соответствующих составов.

1.3.5 Оборудование сварочного поста

Устройство сварочного поста может отличаться только способом поставки ацетилена:

Поставка ацетилена в баллоне;

Выработка ацетилена на месте сварки в газогенераторе.

На рисунке 17 представлен первый вариант схемы сварочного поста.

Сварка - пайка - технологический процесс, основанный на вводе в основной металл низкого содержания тепла, что приводит к расплавлению только присадочного материала.

Возрастающие требования к повышению стойкости к кор-розии ведут к применению во многих отраслях материалов с предварительно нанесенными покрытиями. Среди различных возможностей защитить сталь от коррозии цинк приобретает особое значение благодаря своим антикоррозионным каче-ствам, с одной стороны, и его низкой цены - с другой.

Нанесенный на основной материал слой цинка составля-ет в зависимости от метода производства от 1 до 20 мкм. Большое количество оцинкованных деталей применяется в автомобилестроении, строительном хозяйстве, в вентиляци-онной и кондиционерной технике, в бытовой технике и т. п.

Благодаря катодной защите цинк имеет большое значение для защиты стали от коррозии. Если происходит поврежде-ние защитного слоя цинка, то цинковое покрытие влияет на железо катодной защитой. Это влияет также на расстоянии 1 - 2 мм на непокрытую поверхность. Благодаря дистанцион-ному влиянию катодной защиты цинка защищаются как неоцинкованные кромки срезов листов, так и микротрещины, ко-торые возникают вследствие холодной обработки давлением, а также окружение сварочного шва, в котором испаряется цинк. Таким же образом на основании катодной защиты исключает-ся подпленочная коррозия цинкового слоя кромок среза.

В чем же сущность сварки - пайки оцинкованных деталей?

Цинк начинает плавиться при ~ 420 °С и при ~ 906 °С испа-ряться. Эти качества неблагоприятно влияют на сварочный про-цесс, так как зажигание сварочной дуги сопровождается испа-рением цинка. Испарение цинка и оксидов может привести к образованию пор, трещин, дефектам сварочных соединений и нестабильной сварочной дуге. Поэтому благоприятнее для оцин-кованных деталей, если устанавливается меньше тепла. Аль-тернатива при сварке - пайке оцинкованных листов в среде защитного газа - это применение медесодержащей присадоч-ной проволоки.

Особенно известны проволоки медно-кремниевые (Си SI3) и алюминиево-бронзовые. При использовании этих проволок можно назвать следующие преимущества:

• нет коррозии сварочного шва;
• минимальное разбрызгивание;
• малое выгорание покрытия;
• малое тепловложение;
• простая последующая обработка шва;
• катодная защита основного материала в непосредствен-ной области шва.

Эти присадочные материалы благодаря высокому содер-жанию меди имеют относительно невысокую точку плавле-ния (в зависимости от состава сплава - от 950 до 1080 °С). Основной материал не плавится, это значит, что соединение соответствует скорее пайке. Отсюда происходит также обо-значение «Сварка - пайка, или МИГ -пайка». Защитный газ рекомендуется, как правило, аргон.

Присадочные материалы

Для сварки - пайки оцинкованных листов рекомендуются следующие медные сплавы:

CuSi3; CuSi2Mn; CuA18

В практическом применении присадочные материалы типа CuSi3 используются наиболее часто. Их существенное пре-имущество состоит в небольшой прочности, которая облег-чает последующую механическую обработку. Текучесть при-садочного материала определяется значительным образом благодаря содержанию кремния. При повышающемся содер-жании кремния плавление становится вязким, поэтому нуж-но обращать внимание на жесткий допуск в содержании ле-гирующих добавок в сплаве.

Присадочный материал типа CuSi2Mn используют также для цинковых покрытий. Дополнительное содержание 1% марганца в проволоке повышает жесткость. По этой причине ее механическая обработка труднее, чем при других медных сплавах. Эта проволока применяется прежде всего там, где не требуется последующая механическая обработка. Свароч-ный присадочный материал типа СиА18 используется преж-де всего для стали с алюминиевым покрытием.

При процессе сварки - пайки используется преимуще-ственно управляемый переход материала в шов, следова-тельно, импульсная сварочная дуга. В некоторых случаях при-менения, специально при толстых слоях цинка от 15 мкм, большое количество испарений может вести к нестабильно-сти процесса пайки или сварки. Поэтому удобнее в случаях такого типа применять короткую сварочную дугу, которая мо-жет держаться стабильнее. В этом случае предъявляются вы-сокие требования к источнику питания и его характеристике регулировки.

В среде богатого аргоном защитного газа посредством надлежащего выбора параметров основного и импульсного тока достигается управляемый, без короткого замыкания пе-реход материала в шов (рис.1).

Переменная форма импульса при сварке - пайке (Iknt-сила тока, при которой применяется струйная дуга, IM - ус-редненная сила тока).

При оптимальном выборе параметров капля присадочного материала отрывается от проволочного электрода по импуль-су. В результате процесс почти лишен брызг. Исследования показали, что различные присадочные материалы и защит-ные газы требуют различной формы импульса. Это привело к отдельной для каждого присадочного материала «срезан-ной» по массе форме импульса. Особенно это действует для бронзовой и медной проволок.

Чтобы в тонких листах испарение цинка оставалось как можно меньше, нужно вести процесс при небольшой силе тока. Поэтому главное требование состоит в том, чтобы ис-точник тока в нижней области мощности обеспечивал осо-бенно стабильную дугу. Низко устанавливаемая сила основ-ного тока при этом так же важна, как и быстро реагирующее регулирование длины дуги, чтобы длина дуги могла держать-ся короткое время. Следствие - небольшой нагрев основно-го материала и уменьшение количества испарения цинка. Как результат обоих эффектов - встречается небольшое количе-ство пор (рис. 2).

Это положительно влияет как при последующей обработ-ке шва шлифовкой, так и при повышенном показателе проч-ности соединения пайкой.

Рис. 2. Угловой шов при импульсной сварочной дуге (толщина листа 1,5 мм )

Режим синержик

Хорошего результата пайки МИГ оцинкованных листов можно достигнуть только при помощи источника питания с достаточно богатым уровнем свободы в выборе параметров. Благодаря множеству бесступенчато устанавливаемых пара-метров (приблизительно тридцать параметров) можно без проблем улучшить отрыв капли при сварке импульсной ду-гой или использовать короткое замыкание при сварке корот-кой дугой для большого количества присадочных материа-лов. Эти дополнительные параметры усложняют обслужива-ние источника питания и ограничивали бы из-за этого круг пользователей лишь экспертами.

При помощи так называемого режима синержик (цифровое управление) с запрограммированными параметрами для каждой комбинации проволоки и газа этот процесс очень прост в обслуживании для пользователя.

Производитель сварочных аппаратов принимает на себя задачу оптимизации параметров для многих различных ос-новных и присадочных материалов, а также защитных газов. Этот научно обоснованный результат записывается в элект-ронном запоминающем устройстве в форме банка данных. Пользователь получает выбор параметров для любого при-садочного материала прямо в источнике питания. Встроен-ный микропроцессор заботится о бесступенчатом выборе мощности в диапазоне от минимума до максимума.

Подача проволоки

В сравнении со стандартными проволоками бронзовые проволоки очень мягкие. Поэтому предъявляются особые тре-бования к механизму подачи проволоки. Подача присадочной проволоки должна осуществляться свободно, без трения. 4-роликовый привод с задействованными подающими роли-ками передает сам при небольшой силе прижима достаточ-ную силу для подачи проволоки. Обычно используются гладкие ролики с полукруглой канавкой. Чтобы удерживать неболь-шое сопротивление трения в шланговом пакете, нужно исполь-зовать тефлоновый или пластмассовый канал. Точное вхож-дение проволоки в контактный наконечник - следующая ос-новная предпосылка для бесперебойной подачи проволоки.

Точно подобранный по размеру контактный наконечник в горелке обеспечивает надежный контакт для передачи тока на бронзовую проволоку.

Примеры применения сварки - пайки

Процесс сварки - пайки может применяться как для неле-гированных и низколегированных, так и для нержавеющих сталей. Главным образом этот метод используется для ста-лей с оцинкованной поверхностью. Незначительное выгора-ние слоя как в непосредственной области шва, так и на об-ратной стороне обусловлено малым тепловложением и низ-кой температурой плавления присадочного материала.

Рис. 3. Примеры применения пайки МИГ в автомобильной промышлен-ности и смежных отраслях: элемент топливопровода, дверная петля

Для сварки - пайки подходят все виды сварочных швов и сварочные позиции, которые известны для сварки в среде защитного газа. Как вертикальные швы (снизу вверх и сверху вниз), так и потолочные позиции выполняются безукоризненно. Скорость сварки при пайке МИГ идентична сварке МАГ (до 100 см/мин).

4.1 Расчётная оценка ожидаемых механических свойств металла шва

При оценке ожидаемых механических свойств металла шва необходимо учитывать действие следующих технологических факторов: долю участия основного металла в формировании шва и его химический состав; тип и химический состав сварочных материалов; метод и режим сварки; тип соединения и число проходов в сварном шве; размеры сварного соединения; величину пластических деформаций растяжения в металле шва при его остывании.

4.1.1 Влияние доли участия основного металла и, соответственно, химического состава металла шва на его механические свойства устанавливается эмпирическими уравнениями.

а) Временное сопротивление разрыву s в, МПа, вычисляют по формуле

s в =48+500∙С+252∙Mn+175∙Si+239∙Cr+77∙Ni+80∙W+70∙Ti+

176∙Cu+290∙Al+168∙Mo, (51)

б) Относительное удлинение

δ=50,4─(21,8∙С+15∙Mn+4,9∙Si+2,4∙Ni+5,8∙Cr+6,2∙Cu+

2,2∙W+6,6∙Ti)+17,1∙Al+2,7∙Mo, (52)

где символами в уравнениях 48, 49 обозначено содержание химического

элемента в металле шва, %.

в) s т =0,73∙s в, (53)

где s в – временное сопротивление разрыву, МПа;

г) ψ=2,32∙δ, (54)

где δ – относительное удлинение, %.

4.1.2 Влияние скорости охлаждения и граничных условий на механические

свойства металла шва

а) Мгновенную скорость охлаждения металла в околошовной зоне при температуре наименьшей устойчивости аустенита w 0 , град/с при однопроходной сварке стыковых соединений со сквозным проплавлением определяют по формуле

w 0 =2plсgd 2 (Т min ─Т 0) 3 /(q п 2), (55)

б) Мгновенную скорость охлаждения металла в околошовной зоне при температуре наименьшей устойчивости аустенита w 0 , град/с при сварке тавровых соединений определяют по формуле

w 0 =3plсgd 2 (Т min ─Т 0) 3 /(q п 2), (56)

в) Мгновенную скорость охлаждения металла в околошовной зоне при температуре наименьшей устойчивости аустенита w 0 , град/с при наплавке валика на массивное тело определяют по формуле

w 0 =2pl(Т min ─Т 0) 2 /q п, (57)

где l – коэффициент теплопроводности, Вт/(см× 0 С),

с – удельная теплоёмкость, Дж/(г× 0 С);

g – плотность основного металла, г/см 3 ;

d– толщина свариваемого металла, см;

Т 0 – начальная температура, 0 С;

Т min – температура наименьшей устойчивости аустенита, 0 С;

q п – погонная энергия сварки, Дж/см.

Для низкоуглеродистых и низколегированных сталей можно принять

¾ l=0,42Вт/(см× 0 С);

¾ сg=5,25Дж/(см 3 × 0 С);

¾ Т min =550…600 0 С.

Полученные расчётным путём механические характеристики металла шва по формулам 51─53 следует скорректировать влиянием мгновенной скорости охлаждения (рисунок 9).

Рисунок 9 – График относительных характеристик механических

свойств металла шва в зависимости от мгновенной скорости

охлаждения шва

г) Механические характеристики металла шва с учётом мгновенной скорости охлаждения:

s в шва =s в ∙f(s в), (58)

s т шва =s в ∙f(s т), (59)

ψ шва =s в ∙f(ψ), (60)

4.2 Ожидаемые механические свойства и структурный состав металла околошовной зоны определяют по атласам (структурных превращений металла в точках ОШЗ при сварке) в зависимости от скорости охлаждения или погонной энергии сварки для каждой конкретной марки свариваемой стали (свариваемого металла).

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Алгоритм технологии сварки в общем виде можно представить:

а) Основной металл:

1) выбор, наименование свариваемого материала;

2) оценка свариваемости;

3) подготовка к сварке.

б) Сварочные материалы:

1) выбор, наименование сварочных материалов;

2) подготовка к сварке.

в) Сборка.

г) Сварка:

1) режим сварки;

2) техника выполнения сварки.

д) Зачистка сварного соединения.

е) Контроль качества сварного соединения.

После каждой операции следует назначать контроль.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

"ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

РАЗДЕЛКИ КРОМОК НА ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

СВАРНОГО ШВА"

Цели работы.

1. Освоить методику расчёта основных параметров режима дуговой сварки и геометрических параметров сварного шва.

2. Исследовать влияние геометрических параметров разделки кромок на геометрические параметры сварного шва (наплавленного валика).

1. Аппарат сварочный:

2. Эпидиаскоп.

4. Слесарный инструмент.

5. Измерительный инструмент.

6. Калькулятор инженерный.

7. Пластина из стали Ст3 (10, 20, 09Г2С) с канавками различных геометрических параметров.

10. Миллиметровка.

1. Выполнить замеры геометрических параметров канавок;

2. Настроить режим сварки (заданный по таблице 9);

4. Выполнить сварку;

5. Изготовить макрошлиф;

6. Спроецировать контуры сварных швов на миллиметровку и выполнить замеры:

а) Ширины шва, е;

б) Глубины проплавления, h;

в) Высоты усиления, g;

г) Высоты шва, Н;

е) Площади наплавки, F н;

8. Выполнить расчет относительного расхождения, теоретических и полученных экспериментальным путём, значений геометрических параметров сварных швов.

9. Сделать выводы о работе.

Таблица 9 – Параметры режима сварки

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2.

"РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ СТЫКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ"

Цели работы.

1. Разработать технологию сварки стыкового соединения пластин из низкоуглеродистой конструкционной стали ферритного класса.

Продолжительность лабораторной работы – 4 часа

Оборудование, инструмент и материалы.

1. Аппарат сварочный:

а) А-1416 в комплексе с источником питания постоянного тока – выпрямителем сварочным ВКСМ-1000 и балластными реостатами РБ-302 (РБ-301, РБ-303);

б) АДФ-1002 в комплексе с источником питания переменного тока – трансформатором сварочным ТДФ-1000.

2. Эпидиаскоп.

3. Оборудование, инструмент и материалы для изготовления макрошлифов.

4. Слесарный инструмент.

5. Измерительный инструмент.

6. Калькулятор инженерный.

8. Сварочная проволока Св-08ХМ (Св-08, Св-08Г2С), диаметром 3,0мм (2,0мм, 2,5мм, 4,0мм).

9. Флюс сварочный АН-60 (АН-348).

10. Миллиметровка.

11. Карандаш с твёрдостью НВ или В.

Задание и методические указания.

11. Изготовить макрошлиф;

а) Ширины шва, е;

б) Глубины проплавления, h;

в) Высоты усиления, g;

г) Высоты шва, Н;

д) Площади проплавления, F пр;

е) Площади наплавки, F н;

17. Сделать выводы о работе.

Пункты задания и методических указаний даны в рекомендуемой последовательности для их выполнения

Временное сопротивление разрыву s в, МПа, определяют по формуле

Предел текучести s т, МПа, определяют по формуле

где НВ – твёрдость металла шва по Бринеллю

Отчёт о лабораторной работе оформить на бумаге формата А4 по ГОСТ 2.105-95. Основную надпись допускается не наносить на поле текстового документа.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3.

"РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ СОЕДИНЕНИЯ С УГЛОВЫМ ШВОМ"

Цели работы.

1. Разработать технологию сварки таврового (нахлёсточного) соединения пластин из низкоуглеродистой конструкционной стали ферритного класса.

2. Применить на практике методику расчёта основных параметров режима дуговой сварки и геометрических параметров сварного шва.

3. Закрепить навыки работы с технической литературой и нормативной документацией.

Продолжительность лабораторной работы – 4 часа

Оборудование, инструмент и материалы.

1. Аппарат сварочный:

в) А-1416 в комплексе с источником питания постоянного тока – выпрямителем сварочным ВКСМ-1000 и балластными реостатами РБ-302 (РБ-301, РБ-303);

г) АДФ-1002 в комплексе с источником питания переменного тока – трансформатором сварочным ТДФ-1000.

2. Эпидиаскоп.

3. Оборудование, инструмент и материалы для изготовления макрошлифов.

4. Слесарный инструмент.

5. Измерительный инструмент.

6. Калькулятор инженерный.

7. Пластины из стали Ст3 (10, 20, 09Г2С).

8. Сварочная проволока Св-08ХМ (Св-08, Св-08Г2С), диаметром 3,0мм (2,0мм, 2,5мм, 4,0мм).

9. Флюс сварочный АН-60 (АН-348).

10. Миллиметровка.

11. Карандаш с твёрдостью НВ или В.

Задание и методические указания.

1. Выполнить замеры геометрических параметров пластин;

2. Из ГОСТов выписать химический состав и механические характеристики основного металла, химический состав сварочной проволоки и сварочного флюса;

3. Оценить свариваемость основного металла по критериям, указанным в разделе 3;

4. В соответствии с ГОСТом или с заданием выбрать тип сварного соединения, назначить исходные геометрические параметры сварного соединения и сварного шва;

7. Оценить стойкость металла шва против образования горячих трещин и стойкость металла околошовной зоны против образования холодных трещин по критериям, указанным в разделе 3.

9. Сделать выводы о правильности выбора сварочных материалов, параметров режима сварки. Разработать технологию сварки в соответствие с рекомендациями раздела 5.

10. В соответствие с разработанной технологией выполнить сварочные работы и контрольные операции;

11. Изготовить макрошлиф;

12. Спроецировать контуры сварного шва на миллиметровку и выполнить замеры:

ж) Ширины шва, е;

з) Глубины проплавления, h;

и) Высоты усиления, g;

к) Высоты шва, Н;

л) Площади проплавления, F пр;

м) Площади наплавки, F н;

13. Замерить твёрдость металла шва;

14. Выполнить расчёт временного сопротивления разрыву и предела текучести металла шва по формулам 61 и 62;

15. Выполнить расчет относительного расхождения, теоретических и полученных экспериментальным путём, значений геометрических параметров сварных швов;

16. Представить значения величин геометрических параметров сварного шва и механических характеристик металла сварного шва, определённые расчетом и экспериментальным путём и относительное расхождение между ними в виде таблицы 10.

17. Сделать выводы о работе.

Пункты задания и методических указаний даны в рекомендуемой последовательности для их выполнения

Таблица 10 – Расчётные и экспериментальные параметры

Отчёт о лабораторной работе оформить на бумаге формата А4 по ГОСТ 2.105-95. Основную надпись допускается не наносить на поле текстового документа.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. способы дуговой сварки 3

1.1 Электрическая сварочная дуга как технологический элемент 3

1.2 Основные способы дуговой сварки 5

1.3 Расчёт основных параметров режима механизированной сварки

в защитных газах и под флюсом и геометрических параметров

сварного шва 14

2. расчёт химического состава металла шва 22

2.1 Расчёт химического состава металла шва по смешению 22

2.2 Расчёт химического состава металла шва с учётом

прироста элементов из флюса 23

3. расчётные способы оценки сталей против

образования трещин при сварке 24

3.1 Оценка склонности сталей к образованию горячих

трещин при сварке 24

3.2 Оценка склонности легированной стали к образованию

холодных трещин при сварке 26

4. оценка ожидаемых механических свойств

сварного соединения 30

4.1 Расчётная оценка ожидаемых механических свойств

металла шва 30

4.2 Ожидаемые механические свойства и структурный состав

металла околошовной зоны 32

5. разработка технологии сварки 33

6. лабораторная работа №5. "Исследование влияния

геометрических параметров разделки кромок на

геометрические параметры сварного шва" 34

7. лабораторная работа №6. "разработка технологии

сварки стыкового соединения 36

8. лабораторная работа №7. "разработка технологии

сварки соединения с угловым швом 39

библиографический список 42

Специальные методы сварки и пайки

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Специальные методы сварки и пайки» для студентов специальности

150202 «Оборудование и технология сварочного производства»

очной и заочной форм обучения

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

Составители: к.т.н., доцент Крылов А.П.,

ассистент Рыбин В.А.

© Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2011

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Ручная дуговая сварка меди покрытыми электродами

Цель работы:

Изучение процессов сварки меди ручной дуговой сваркой покрытыми электродами: установление технологических параметров режима сварки при заданных теплофизических свойствах свариваемого металла на температурные поля и геометрические размеры сварного шва; выбор оптимальных режимов сварки для материала заданной толщины.

Материалы и оборудование:

1. Источник питания постоянного сварочного тока с крутопадающей ВАХ.

2. Медные пластины толщиной 4 мм, размером 150 х 50 мм – 2 шт.

3. Электроды для сварки меди «Комсомолец 100».

4. Стальная подкладочная пластина размером 10×200×200 мм.

Теоретические сведения:

Медь – это первый металл, который человек начал добывать и обрабатывать еще задолго до знакомства с железом. В земной коре меди сравнительно немного (~ 0,01 %), но из-за присущих ей уникальных свойств, она во многих случаях оказывается незаменимой.

Медь – диамагнитный, пластичный и тяжелый материал (γ = 8,94 г/см3) с высокой теплопроводностью (λ = 0,923 кал/см·с·0С) и низким электросопротивлением (ρ = 1,68 мкОм·см), а также высокой коррозионной стойкостью. Эти свойства меди определяют ее широкое применение в электротехнической и химической промышленности, в судостроении, приборостроении, металлургии и других отраслях производства.

Чистая медь обладает небольшой прочностью (σ = 216 … 235 МПа) и высокой пластичностью (δ = 60 %; ψ = 75 %).

Медь плавится при 1083 0С и кипит при 2360…2595 0С. В меди не обнаружено полиморфных превращений, во всем интервале температур ниже точки плавления, она имеет ГЦК решетку. Удельная теплоемкость меди примерно такая же, как железа и составляет 0,0915 кал/г·0С. примеси, содержащиеся в меди, снижают ее электропроводность (рис.1). кислород в не больших количествах повышает электропроводность меди ввиду того, что он способствует удалению при плавке примесей за счет их окисления.

С газами медь взаимодействует весьма активно, но с азотом не взаимодействует даже при высоких температурах.

Электроды с покрытиями для дуговой сварки меди (как и для других цветных металлов) государственными стандартами не регламентируются и изготавливаются по техническим условиям или паспортам на конкретные марки, составленные и утвержденные предприятиями или организациями - разработчиками электродов.

Стержни электродов изготавливаются из тянутой проволоки или круглых тянутых и прессованных прутков, регламентированных стандартами.

К числу первых марок электродов для сварки меди, разработанных Томским политехническим институтом совместно с заводом «Комсомолец» на основе медной проволоки марок М1 … М3 относятся электроды серии «Комсомолец» (комсомолец 100, Комсомолец МН, Комсомолец МС). В качестве раскислителей наплавленного металла применены ферромарганец, ферросилиций и кремнистая медь (71 % Cu, 24 % Si, 1 % Fe и до 0,155 % S).

Полное раскисление достигается при содержании кремния в металле шва в пределах 0,3…0,7 %. Положительное влияние на качество металла шва оказывает совместное легирование его марганцем и кремнием при соотношении 1: 3, что обеспечивает легкоплавкие, хорошо удаляемые из металла шлаки. При повышенном содержании кремния металл сварного шва охрупчивается. В пятидесятых годах прошлого века были разработаны электроды марок ММ3-1, ММ3-2. В качестве раскислителей в этих электродах применены ферросилиций, графит и сплав симанил состава: 31…35 % Si, 19…22 % Mn, 27…30 % Al. Применение сплава симанил вместо ферросплавов позволило снизить содержание железа и вредных примесей в наплавленном металле, что улучшило технологичность электродов.

Наибольшее распространение для сварки конструкций из меди и хромистой бронзы средних и больших толщин (5…20 мм) получили электроды марок АНЦ-1, АНЦ-2, выпускаемые по ТУ ИЭС 593-86, позволяющие выполнять сварку на форсированных режимах. При использовании этих электродов происходит относительно незначительное легирование металла шва (2…2,5 раза меньше, чем при использовании электродов «Комсомолец 100»), что существенно увеличивает его электропроводность.

Освоены в серийном производстве усовершенствованные электроды марок АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3, АНЦ/ОЗМ-4, предназначенные для сварки технически чистой меди, содержащей не более 0,01 % кислорода. Они имеют высокую производительность от 4 до 4,9 кг/ч (для электродов диаметром 4 мм) и коэффициент наплавки от 14,5 до 17,5 г·А/ч. Медь толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок; до 10 мм – с односторонней разделкой при угле скоса кромок до 60…70 0 и притуплением 1,5…3 мм. При большей толщине рекомендуется Х – образная разделка кромок. Использование электродов серии АНЦ позволяет выполнять стыковые соединения на меди толщиной до 20 мм без разделки кромок одно или двусторонними швами.

Перед сваркой свариваемый металл тщательно очищают от оксидов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают для получения более качественного сварного соединения. Зачистка кромок может выполняться механическим способом – наждаком, металлическим щетками и т.п. Абразивным камнем пользоваться не рекомендуется, так как оставляемые им на поверхности металла глубокие риски служат очагами последующих загрязнений и затрудняют обезжиривание органическим растворителями.

При ручной сварке меди покрытыми электродами необходим подогрев кромок, начиная с толщины 4 мм. Температура подогрева возрастает с увеличением толщины свариваемых кромок и габаритов изделия.

При толщине кромок 5…8 мм металл подогревают до 200…300 ˚С, при толщине 24 мм – 750… 800 ˚С. электроды марки АНЦ-1 (АНЦ-2) обеспечивают выполнение сварки без подогрева металла толщиной до 10…15 мм или с невысоким подогревом для металла больших толщин.

Таблица 1

Ориентировочные режимы ручной однопроходной сварки меди покрытыми электродами

Сварка покрытыми электродами выполняется на постоянном токе обратной полярности. Сварочный ток назначают из соотношения I св ~ 50 d эл (табл.2), а для электродов серии АНЦ - I св = (85…100) d эл при U д = 45…50В.

При многослойной сварке меди толщиной более 10… 12 мм (3…6 слоев) используют электроды диаметром 6…8 мм при сварочном токе до 500 А.

Сварку ведут короткой дугой без поперечных колебаний электрода. Лучшее формирование шва обеспечивает возвратно-поступательное движение электрода. Удлинение дуги ухудшает формирование шва, увеличивает разбрызгивание, ухудшает механические свойства сварных соединений. При сварке стыковых соединений используют металлические (стальные или медные) или асбестовые подкладки. Сварку производят в нижнем положении или слегка наклонном положении (на подъем).

Сварка электродами «Комсомолец 100» обеспечивает удовлетворительные механические свойства металла шва: σ в =180…200 МПа; δ = 18…20 %; α = 1800; KCU = 0,59…0,78 МДж/м2. Достаточно высокие механические свойства шва и сварного соединения на меди можно получить также при использовании электродов со стержнями из бронзы Бр.КМц 3-1, Бр.ОФ 4-0,3 и латуни Л90 (σ в = 190…230 МПа; α = 1800).

Проковка швов на меди без нагрева увеличивает прочность металла швов при некотором снижении пластичности (σ в = 235…242 МПа; α = 143…1800).

Теплопроводность и электрическая проводимость сварных по сравнению с этими же параметрами основного металла значительно снижаются. Электрическая проводимость металла шва составляет всего 20 % электрической проводимости меди М1. примерно в такой же степени снижается электрическая проводимость шва при сварке электродами со стержнями из бронзы Бр.КМц 3-1.

Порядок выполнения работы

1. Произвести подготовку пластин под сварку с V-образным скосом кромок под общим углом 70-80˚, с притуплением 2-3 мм.

2. Установить пластины на стальной подкладке встык с зазором в 1 мм и произвести прихватку, как показано на рис. 1.

3. Выполнить сварку пластин в соответствии с рис.1

4. После окончания сварки произвести быстрое охлаждение пластин в воде.

5. Вырезать из сварных пластин образцы и изготовить из них макро- и микрошлифы, произведя травление макрошлифов реактивом из 15 г двуххромовокислого калия, 10 мл серной кислоты и 100 мл воды.

6. Исследовать макро- и микроструктуру образцов. Исследование микроструктуры производить при увеличении ×200.

Рис.1. Схема прихватки и сварки медных пластин

Отчет должен содержать:

· описание методики проведения опытов

· результаты опытов, занесенные в соответствующие графы таблицы;

· формулирование выводов

· объяснение полученных результатов;

· краткое описание устройства и работы сварочной установки;

· технологический процесс сварки заданного узла.

Вопросы для самоконтроля:

1. Состав покрытия электродов для ручной дуговой сварки меди и ее сплавов.

2. Технология ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

3. Маркировка сварочной проволоки для сварки меди и ее сплавов.

4. Флюсы для сварки электродуговой сварки меди и ее сплавов.

5. Как выбирают ток при сварке меди под слоем флюса.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2