Автоматичне зварювання під флюсом (стр. 2 из 9)
Для виготовлення стальних, мідних, титанових, алюмінієвих конструкцій товщиною до кількох метрів і виробів з великим розрізом швів (котли, станини пресів та ін.) в Інституті електрозварювання імені Е.О. Патона розробили спосіб електрошлакового зварювання. «Російське зварювання» (так назвали за кордоном електрошлакове зварювання) було нагороджено золотою медаллю «Гран-при» на Всесвітній виставці в Брюсселі. Фірми багатьох країн світу купили апарати для електрошлакового зварювання, купили ліцензії. В Радянському Союзі за допомогою електрошлакового зварювання виготовляли сотні тисяч тонн найрізноманітних конструкцій, в тому числі унікальні по розмірах і масі зварно-литі елементи великих машин.
З’єднання товщиною в частки міліметра і до кількох дециметрів можна виконувати електронно-променевим зварюванням. Електронно-променеве зварювання ведеться в умовах вакууму, необхідного для вільного руху електронів і чистоти шва. Завдяки високій концентрації енергії (до 108 Вт/ст2) і глибокому вакууму цей спосіб незамінний при виробництві всіх можливих електровакуумних приборів. Він забезпечує герметизацію під вакуумом без додаткового відкачування. В атомній енергетиці електронно-променеве зварювання застосовується для зварювання опалювальних елементів. Електронний промінь проникає у вузькі зазори між деталями розробки, проникає через кілька шарів, з’єднує товсті елементи з тонкими. Ці типи з’єднань дозволяють створювати нові, більш простіші конструкції багатьох важливих машин і апаратів, найбільш ефективно використовувати властивості матеріалів.
На початку 60-х років ХХ ст. були створені лазерні зварювальні установки імпульсної дії, а в даний час успішно виконуються випробовування апаратів для безперервного лазерного зварювання великої потужності.
Промінь лазера може зварювати як однорідні, так і різнорідні метали. Зварні з’єднання при цьому відрізняються добрими механічними властивостями.
Дифузійне зварювання засноване на явищі дифузії у вакуумі. Дифузія (проникнення молекул одної рідини в інші) протікає більш інтенсивно, коли з’єднувальні деталі одночасно нагріваються і стискаються. Зварювання проводять у вакуумній установці, із якої викачане повітря до 10-4 мм ртутного стовпчика. Деталі нагрівають до 600–8000 С струмом високої частоти. При такій температурі руйнується окисна плівка на поверхні з’єднувальних металів, перешкоджаючи дифузії. Стискування і добра підгонка поверхонь полегшує дифузію. Цим способом з’єднують також деталі із крихких матеріалів, в тому числі і із різнорідних металів і неметалів. Однак для дифузійного зварювання необхідна складна апаратура, розміри деталей обмежені розмірами вакуумної камери, і на процес дифузії витрачається багато часу – 10–30 хвилин.
Самий швидкий спосіб зварювання – зварювання вибухом: поверхня в кілька квадратних метрів з’єднується за тисячні долі секунди. При цьому можна з’єднувати деталі, різні по масі і із різнорідних металів. Такий спосіб успішно використовується при виготовленні виробів, які не можна нагрівати. Наприклад, при встановленні оболонок телефонних кабелів. В 1956 році токар А.І. Чудиков отримав зварне з’єднання на простому токарному верстаті. До обертаючої в патроні деталі він притиснув другу, нерухому. Торці деталей за декілька секунд розігрілись до почервоніння, і як тільки обертання закінчилось, деталі щільно зварились. Простий технологічний процес тертям вдалось легко автоматизувати. Цей спосіб успішно застосовується за допомогою високого виробництва і можливості з’єднувати різнорідні метали. Особливо він ефективний при виготовленні металоріжучого інструменту із простої мілкої сталі, до якої приварюється невелика ріжуча частина із дорогоцінних спеціальних сплавів.
На початку 70-х років ХХ ст. ультразвук почали застосовувати для з’єднання, наплавлення і різання живих тканин. Робота зварювальників під головуванням Героя Соціалістичної Праці члена-кореспондента АН СРСР Г.А. Ніколаєва разом з медиками досягла великого успіху. Зварювальним апаратом хірурги почали наплавляти кісткові тканини людини.
Розроблені способи з’єднання матеріалів без розплавлення. Це пайка і склеювання.
Під час пайки міжатомний зв’язок виникає, коли поверхні кромок змочуються розплавленим металом – припоєм.
Склеювання застосовується для тих сплавів і пластмас, в яких зникають їх властивості при нагріванні або стисканні. Цей спосіб використовував відомий радянський авіаконструктор Герой Соціалістичної Праці академік АН УРСР
О.К. Антонов при створенні конструкцій літаків і високоміцних, що важко піддаються зварюванню, алюмінієвих сплавів.
Автоматичне зварювання під флюсом – це процес зварювання з додаванням флюсу. В процесі зварювання електродний дріт автоматично подається в зону зварювання і флюс одночасно також подається до виробу із спеціального бункера.
При автоматичному зварюванні під флюсом головні робочі рухи – подача електрода в зону його плавлення і взаємного переміщення дуги і виробу – механізовані. Крім цього багато апаратів для зварювання під флюсом забезпечені установками для подачі флюсу в зону дуги і його прибирання після зварювання. Зварювальник, що виконує зварювання під флюсом, безпосередньої участі в формуванні шва не бере. Він управляє процесом зварювання за допомогою кнопок, коректорів, рукояток, розташованих на пульті управління і на корпусі зварювального апарата. Таким чином, автоматичне зварювання під флюсом – не повністю автоматизований процес. Це механізоване зварювання з різним ступенем механізації основних і допоміжних операцій в залежності від конструкції зварювального апарата. Проте термін «автоматичне зварювання» в даний час прийнятий як у вітчизняній, так і зарубіжній технічній літературі.
Зварювання під флюсом може бути одно- і багатоелектродним, одно- і багатодуговим. Особливістю багатоелектродного зварювання є приєднання всіх електродів (дротів або стрічок) до одного полюсу джерела живлення. При багатодуговому зварюванні кожний електрод підключений до одного джерела і всі електроди ізольовані один від одного.
Зварювання під флюсом дозволяє покращити виробничий процес в багато разів порівняно із ручним зварюванням, забезпечує добре формування і найкращий внутрішній вид швів, покращує умови праці і знижує матеріальні витрати.
Напівавтоматичне зварювання під флюсом відрізняється від автоматичного рівнем механізації процесу. Тут механізована тільки подача дроту, а операції переміщення і маніпулювання зварною дугою, подачі і прибирання флюсу виконує зварювальник. Зварний дріт від подаючого механізму до тримача, яким маніпулює зварювальник, подається по гнучкому шлангу, який має спеціальний канал.
В даний час напівавтоматичне зварювання сталей під флюсом використовується в невеликих кількостях, так як її майже скрізь витіснило напівавтоматичне зварювання в захисних газах електродом, що плавиться, як більш мобільний і маневрений процес.
1. Плавлені зварювальні флюси
1.1 Виробництво плавлених флюсів
Як сировинні матеріали при виготовленні зварювальних флюсів застосовують різні руди і продукти їх збагачення (марганцеву руду, плавиковий шпат, кварцовий пісок, флюоритовий концентрат, глинозем і ін.). Номенклатура вживаних сировинних матеріалів залежить від хімічного складу флюсів, що виготовляються. У технології виготовлення плавлених флюсів найбільш істотне значення і характерні особливості має операція плавлення флюсу і вживані для цього печі.
Плавка флюсу в електричних печах. Для крупного промислового виробництва електроплавлених флюсів спочатку були пристосовані невеликі трифазні дугові сталеплавильні печі (0,5–3 т). Надалі були розроблені і серійно виготовлені спеціально призначені для плавки зварювальних флюсів трьохелектродні печі, розраховані на плавку флюсу масою 400 кг і 3 т. Як приклад на рис. 1 представлена схема трьохелектродної
Рис. 1. Схема трьохелектродної флюсоплавильної печі СКБ-6063.
Це піч закритого типу з кожухом 8, виготовленим з листової сталі. Для захисту кожуха служить футерівка 7, виконана з вуглецевої самоспікливої маси і вугільних блоків. Кожух з футерівкою утворює ванну печі. Замість вуглецевої футерівки може бути застосований сталевий водоохолоджуючий стакан (кокіль). Піч встановлена на основі 1, по якій перекочується люлька 3 печі при її нахилі. Для зливу флюсу піч нахиляється за допомогою двох гідроциліндрів 2, що живляться від насосно-акумуляторної станції. Готовий флюсовий розплав виливається через льотковий канал 6, а потім по зливному жолобу 5 поступає в грануляційний басейн. Під час плавки флюсу льотковий канал закритий і відкривається тільки після закінчення плавки.
Зверху піч закрита підйомним зводом 9, що має отвори для електродів, завантаження шихти і відсмоктування газів. Звід з магнезитової цегли володіє достатньо високою теплостійкістю. Три рухомих графітових або вугільних електроди 12 кріпляться в головках електродотримачів 10, які в міру необхідності подаються вниз або вгору. Шихта поступає в печі по завантажувальній трубі 11. Ванну печі можна викочувати з-під порталу за допомогою приводу 4, що забезпечує її швидку заміну при зносі футерівки і в інших випадках. На її місце закочується заздалегідь відремонтована інша ванна. Піч живиться енергією від пічного трансформатора відповідної потужності. Для очищення газів, що відходять від печі, призначена система мокрого газоочищення.