Читайте также:
|
|
Давайте поговорим о такой теме, как сварка. Многих она пугает. Некоторые с благоговением относятся к человеку в черной маске. Кто-то считает, что ему этому научиться вообще не под силу.
Все отчасти правы. Для того чтобы научиться действительно качественно и надежно соединять детали с помощью сварки вам придется потратить немало времени на обучение, изучение основ, практику, дальнейшую теорию и, наконец, накопление опыта. Но не буду вас пугать. Я лет восемь назад думал точно также. Однако необходимость самостоятельно делать сварные соединения в своем хозяйстве подвигла меня на приобретение сварочного аппарата, с которым я поехал к своему отчиму, который работал одно время сварщиком, и сказал: 'Учи!'. Потом пришлось читать книжки, первые конструкции получались кривыми, швы неоднородными, хрупкими. Но потихоньку пришел опыт - 'сын ошибок трудных', и постепенно все начало получаться. И я стал получать удовольствие от процесса. Чего и вам желаю. На сегодняшний день я отнюдь не считаю себя профессионалом, но в прошлом сезоне я уже спокойно собирал серьезную конструкцию немалых размеров. Работал вместе со старым профессиональным сварщиком. Претензий у него к моим швам не было ни разу. Резюмируя вступление, скажу: сварка очень интересный, но и очень сложный процесс, нужный в частном хозяйстве, и на самом деле будет здорово, если вы приобретете необходимые навыки в этом деле. Тогда вам станет многое по плечу. Теперь по порядку. Моя цель - добиться не просто того, чтобы вы взяли детали, сварочный аппарат и что-то как-то сварили, а чтобы у вас возникло понимание процесса и важности всех деталей во влиянии на конечный результат (а их в этом процессе очень много). Мы будем рассматривать исключительно ручную дуговую сварку - самый популярный вид сварки, особенно в быту. По вопросам, требующим вашего понимания, буду отсылать к источникам. Иначе у меня получится не статья, а 'роман о сварке'.
Что такое сварка?
Итак, что такое сварка, и какие ее виды существуют? Классическое определение сварки такое: 'Процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании'. Звучит сложно. И, кстати, может относиться не только к металлам, но и к пластику, и к керамике. Но нас интересует сегодня, конечно же, металл, и что же с ним происходит? Тогда капните капельку йода или зеленки в стакан с водой. Вы увидите, как постепенно вода будет окрашиваться. Происходит процесс диффузии. А теперь капните эту же капельку в стакан с горячей водой. Вы увидите, что процесс происходит значительно быстрее. Теперь представьте, что у вас две детали. Они находятся очень близко друг от друга. Они начинают расплавляться с помощью высокотемпературной электродуги. Это очень сложная штука и принцип ее возникновения и жизни непрост. Вы увидите сами, насколько интересен процесс ее горения. Но она нас пока интересует с точки зрения передачи энергии материалу.
Так вот, процесс будет напоминать то, что вы увидели в стакане. Но еще быстрее и сложнее. Металл - плотная структура. Атомы расположены недалеко друг от друга. Под действием нагревания (а оно может происходить и при пластическом деформировании), а именно - под действием т. н. энергии активации - термической или механической, начинает происходить плавление и взаимопроникновение материалов. При правильной сварке в момент охлаждения сварного шва начинает образовываться новая кристаллическая структура металла, которая состоит, как правило, из материалов обеих деталей и примесных металлов и химических веществ, которые привносит плавящийся электрод и его покрытие (бывают и неплавящиеся электроды!). Материал шва, таким образом, будет всегда отличаться от материала соединяемых элементов, но прочность шва обычно не уступает прочности основного металла. Вообще, в процессе такого соединения материалов происходит огромное количество процессов - и физических, и химических. Все их просто невозможно рассмотреть в этом материале.
Прочность сварного соединения?
Чтобы вы имели некоторое понимание о прочности сварного соединения, но ни в коем случае не как достоверный научный факт, скажу, что сварщики примерно считают, что 1 см шва выдерживает нагрузку до 100 кг. Если же вам действительно необходимо узнать нагрузочную способность будущего соединения, то существуют формулы расчета, которые вы можете найти в справочниках.
Типы сварки
В классификации сварки три основных класса: механическая, термомеханическая и тепловая. У каждого из этих классов есть множества видов. Поскольку мы будем рассматривать исключительно ручную дуговую сварку, нас будут интересовать только несколько из них. Это:
Характер защиты расплавленного металла. Что это такое? Представьте, что у вас две металлические пластины. Вы их положили рядом и начали в месте соединения нагревать электродугой. Что будет происходить? Обе пластины на некотором расстоянии от электрода начнут плавиться. При движении электрода поступательно в горизонтальной плоскости расплав будет еще некоторое время кипеть и потом постепенно застывать. Место расплава, таким образом, очень будет напоминать ванну с горячей водой, в виде капли. Она так и называется: сварочная ванна. Из-за химических реакций в этой ванне начинает образовываться новый металл и отходы - жидкие шлаки, которые легче металла и всплывают на поверхность ванны. Кроме того, могут еще выделяться газы и испарения. Как раз этот шлак и газы и защищают основной материал шва от контакта с атмосферой до полного застывания, а также не дают металлу застывать быстро. Металл начинает постепенно охлаждаться, образуя новую структуру. Когда ванна застыла, поверхность шва обычно покрыта черной коркой. 'Ага', - скажете вы, - 'Так вот почему сварщики стучат по детали молотком!! Чтобы сбить шлак!'. И будете правы. Но, опять, только отчасти. Как я уже говорил, в месте соединения происходит огромное количество процессов, в т.ч. и такой процесс как возникновения локального напряжения материала. Чтобы его снять, пока материал не остыл, и используется 'обстукивание' шва. Но и оно может не помочь, если нарушена сама технология и порядок соединения (об этом позже).
Для защиты сварной ванны используется еще и газ. Я об этом тоже упоминаю, поскольку некоторые материалы вы сможете соединить только в среде инертного газа и с применением специальных электродов. Сложного в этом ничего нет. Газ продается в небольших баллонах, электроды тоже. Сварочные аппараты тоже имеют функционал сварки в среде инертного газа. Бывает еще защита в виде флюса. Я ее упоминаю только ради того, чтобы вы знали об ее существовании.
Способы, которыми добиваются рассмотренной защиты, бывают различными. Их достаточно много. Но для быта достаточно помнить о плавящихся электродах с различными покрытиями и о сварке в среде защитного газа.
По виду электродного материала. Плавящиеся и неплавящиеся электроды. Плавящиеся - металлические проволоки и стержни из стали, сплавов алюминия, меди, никеля и пр. Неплавящиеся - угольные, графитовые, вольфрамовые стержни. Остановимся пока на плавящихся.
По степени автоматизации. Существуют, к примеру, сварочные полуавтоматы, где сварочная проволока автоматически с катушки подается с регулируемой скоростью к месту сварки. Это удобно на стационарных постах, где выполняется большой объем сварочных работ. Но для быта это неоправданно.
Физико-химические основы сварки
Итак, мы уже многое знаем. И знаем, что пользоваться мы будем ручной дуговой сваркой. Этот способ имеет для нас несущественный недостаток - низкая производительность, и более существенный - зависимость от квалификации сварщика. Но и прекрасные достоинства - вы можете выполнять соединения в любом положении и самых труднодоступных местах! Теперь посмотрим на рисунок процесса
1 - затвердевший шлак; 2 - сварочная ванна; 3 - слой расплавленного шлака; 4 - дуга; 5 - электродное покрытие; 6 - металлический стержень
На электрод у нас подается напряжение одной полярности, на деталь - другой. При близком поднесении электрода к детали зажигается высокотемпературная дуга, которая плавит все в своем пространстве. Под действием электрического заряда материал электрода по каплям переносится в сварочную ванну. А вот тут стоить подумать о том, как же правильно заполнять ванну. Если держать электрод неподвижно, то металл постепенно испарится, электрод станет короче, дуга прекратится и весь процесс остановится. Действительно, одна из сложных вещей, которым вам придется научиться, это держать весь процесс под неусыпным контролем. Вам придется двигать электрод сразу в трех плоскостях: (1) Обеспечивать поперечное движение, чтобы 'прихватывать' края соединяемых деталей и расплавлять их. (2) Обеспечивать поступательное равномерное движение по протяженности шва. От скорости этого движения будет зависеть заполнение ванны и качество шва (3) Обеспечивать вертикальную подачу электрода, поддерживая дугу и обеспечивая непрерывность подачи материала в сварочную ванну. Причем, скорость подачи будет всегда разная и будет зависеть от скорости плавления электрода.
Движение сварочного электрода
Виды горизонтальных поперечных ко шву движений могу быть различны и, как правило, у каждого сварщика рука 'набивается' под свой вариант.
Вообще говоря, есть некий принцип 'прихватывания'. Вы как бы 'сшиваете' детали. Причем, если одна деталь толще, вы ее 'прихватываете' в большей степени (она не прогорит), чем тонкую (если вы ее начнете сильно прихватывать и долго удерживать электрод - она прогорит). При сварке тонких материалов вы увидите, что поперечные движения можно вообще не выполнять.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 21 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
ХАЧАПУРИ | | | Сварка длинного шва |