Різання та зварювання металу: технологія

Зварювання та різання металу супроводжуються його локальним розплавленням. Відмінність методів полягає в тому, що в останньому випадку підводиться енергія на 30-40% більше, і метал проплавляется і пропалюється до його поділу.

Види зварювання

Зварювання може відрізнятися способами нагрівання, який проводиться наступним чином.

Електрична дуга.

Полум'я газу, що спалюється на виході з пальника.

Обробка з'єднання спрямованим потоком електронів.

Подача електричного струму через шлаковий розплав.

Зварювання електричною дугою

Зварювання - це спосіб створення нероз'ємного з'єднання деталей за допомогою їх загального нагріву або пластичної деформації. Вона проводиться переважно шляхом місцевого розплавлення частин з'єднання при застосуванні теплової енергії.

1. Зварні з'єднання

З'єднання бувають наступними:

стикові - елементи з'єднуються в торцях;

нахлесточние - накладення одного аркуша на інший з перекриттям;

кутові - розміщення деталей під кутом один до одного;

таврові - приварювання торця одного елемента до бічної поверхні іншого.

Ділянка примикання зварених деталей називається зварювальним вузлом. З'єднання утворюється за рахунок розплавлення металів деталей. Після їх кристалізації утворюється зварний шов.

2. Зварювальна дуга

Спосіб дугового зварювання заснований на створенні замкнутого електричного ланцюга. Між електродом і деталлю створюється дуга, расплавляющая її кромки і кінець прутка. Електрична ланцюг включає джерело живлення, зварювальний кабель, електрод з тримачем, затискач заземлення, зворотний кабель і оброблювану деталь. Струм починає протікати через всю схему після утворення дуги. Важливим є включення оброблюваної деталі в схему електричного контуру в процесі зварювання або різання. Температура дуги при цьому становить 6000 0 С.

3. Зварювальний струм

Для зварювання застосовується постійний і змінний струм. Перший варіант краще, оскільки з'єднання виходить з більшою міцністю при меншій витраті електродів. Зварювання металу на постійному струмі проводиться простіше, з більшою продуктивністю. Його отримують за допомогою випрямляча, встановленого після трансформатора. Приєднання електрода до негативного полюса забезпечує глибоке проникнення тепла в виріб (пряма полярність). Якщо підключити стрижень до "+", проникнення буде неглибоким. При цьому велика частина енергії зосередиться на кінці електрода (зворотна полярність). Кореневі шви виконують при мінусовій полярності, а укривочние - при позитивній. Змінний струм забезпечує глибину провару на 20% менше, ніж постійний. Але результат зварювання прийнятний, дешево обходиться, а область застосування широка: від побутових до виробничих робіт.

4. Електроди

Якісне зварне з'єднання досягається за рахунок обмазки електродів, що виконує наступні функції:

захист металу від окислення в процесі нагріву;

введення присадок в матеріал шва;

уповільнення процесу охолодження деталей за рахунок шлакового покриття.

Для зварювання використовують переважно плавляться електроди, хоча можуть бути і не плавляться (графіт, вольфрам). Матеріалом стрижня може бути сталь, чавун, алюміній, мідь. Найчастіше застосовуються сталеві - для зварювання вуглецевих і легованих сталей.

5. Технологія зварювання металів

Для отримання якісного шва основний метал у місцях з'єднання очищається від забруднень на 20-30 мм. Процес зварювання включає наступні параметри:

діаметр електрода;

тип, сила і полярність струму (на його величину впливають діаметр стрижня, марка сталі і вид з'єднання);

швидкість переміщення електрода;

положення електрода відносно шва.

Дуга утворюється при торканні або чирканьи електрода по металу, після чого він відводиться на інтервал 05-11 мм від товщини стрижня. Зварювальник переміщує його в наступних напрямках:

до деталі, по мірі розплавлення металу стрижня;

у бік проведення зварювання;

поперек формованого шва.

При нагріванні деталі утворюється зварювальна ванна. В ній перемішується електродний і основний метали і утворюється шов, який з'єднує деталі. Коли проводиться зварювання тонкого металу, поперечні рухи електрода можна не робити. При цьому ширина шва виходить невеликий. Положення електрода в просторі намагаються не змінювати. Якщо зварювання металу проводиться в горизонтальній площині, його нахиляють на 15 0 від вертикалі в напрямку ведення шва. Тоді проплавлення металу відбувається на максимальну глибину. Ширина шва становить 15 частина діаметра електрода. Її створюють за рахунок певної швидкості зварювання. Шов буде якіснішим, якщо він добре проварений, а наплавлений метал переходить до основної поверхні плавно. Зварювання закінчується повільним відведенням електрода. Коли робиться зварювання металу, ціна залежить від того, скільки коштує сантиметр шва. Ручна робота штучними електродами обходиться в 15-20 руб/см. Висококваліфікована робота коштує дорожче. За 1 стик труб доведеться заплатити від 100 до 600 руб., а за декоративні решітки - 80-100 руб/см.

Газова зварювання

Джерелом тепла є горючий газ, який спалюється в кисні. Максимальну температуру створює ацетиленокислородное полум'я, тому воно найчастіше застосовується. Газове полум'я розплавляє кромки металевих виробів разом з металом, що застосовуються в якості присадки. Зварювання з газовим нагріванням застосовується більше для створення з'єднань з тонкого сталевого листа, чавуну і кольорових металів. Для згоряння горючих газів з великою швидкістю і створення високої температури потрібно кисень. Ацетилен одержують розкладанням водою карбіду кальцію або з рідкого пального, впливаючи на нього електродуговим розрядом. Газ є вибухонебезпечним. Не слід допускати його змішування з повітрям і нагрівання під тиском до температури вище 450 0 С. У промисловості застосовують замінники ацетилену, наприклад, метан або пропан. Їх постачають у газових балонах під тиском. Зварювання металу проводиться із застосуванням дроту з присадочного металу, близького за складом до матеріалу оброблюваної деталі. Її не завжди можна знайти. Коли робиться зварювання кольорових металів, в порядку виключення можна застосовувати смужки, нарізані з листів аналогічного матеріалу. Щоб видалити окисні плівки з оброблюваного металу, застосовують флюси, які наносять на присадочні дріт і кромки деталей у вигляді порошку або пасти. Їх склад залежить від виду металу.

Різання металу

Різання проводиться тим же інструментом, що і зварювання, але потужність джерела тепла підвищена. Видалення розплавленого металу відбувається шляхом його витікання з робочої зони або видування газової струменем.

1. Електродугова різання

Електродугова різання плавким електродом виробляється від верхньої до нижньої крайки деталі. Продуктивність процесу низька, а якість різу виходить гірше, ніж іншими способами. Вугільний або графітовий електроди застосовуються для різання низької якості. Оплавляемая поверхня розташовується похило, щоб метал легше витікав. Струм може бути постійним або змінним. Неплавким вольфрамовим електродом ріжуть деталі з кольорових металів або з легованої стали. Процес здійснюється в захисному середовищі аргону і застосовується вкрай рідко.

2. Газова різка

При газовому різанні метал нагрівається газовим полум'ям в середовищі кисню, після чого він починає згоряти в струмені кисню, яка також видуває оксиди. Процес полегшується при застосуванні флюсу, що подається в робочу зону у вигляді порошку. При такій різанні до термічного впливу додається хімічне і абразивне.

Висновок

Зварювання та різання металів супроводжуються локальним розплавленням ділянки деталі. В залежності від потужності, що підводиться утворюється з'єднання або поділ деталей. При зварюванні найчастіше застосовується електрична дуга. Краща якість з'єднання досягається при використанні постійного струму. Різання металу при його згорянні в струмені кисню ефективніше в плані продуктивності.