Svejsning

Svejsning  er processen med at opnå permanente samlinger ved at etablere interatomiske bindinger mellem de dele, der skal svejses under deres lokale eller generelle opvarmning, plastiske deformation eller den kombinerede virkning af begge [1] . En specialist i svejsearbejde kaldes en svejser .

Grundlæggende begreber

En permanent forbindelse lavet ved svejsning kaldes en svejset samling [1] . Oftest er metaldele forbundet ved svejsning. Svejsning bruges dog også til ikke-metaller - plast , keramik eller en kombination heraf.

Forskellige energikilder bruges til svejsning: lysbue , elektrisk strøm , gasflamme , laserstråling , elektronstråle , friktion , ultralyd . Udviklingen af ​​teknologier gør det nu muligt at udføre svejsning ikke kun under industrielle virksomheders forhold, men i felt- og installationsforhold (på steppen, i marken, på åbent hav osv.), under vand og endda i plads. Svejseprocessen er forbundet med en brandfare ; elektrisk stød ; forgiftning med skadelige gasser; læsioner i øjnene og andre dele af kroppen ved termisk, ultraviolet , infrarød stråling og stænk af smeltet metal.

Svejsning er mulig under følgende forhold:

  1. brugen af ​​meget høje specifikke kompressionstryk af dele uden opvarmning;
  2. opvarmning og samtidig komprimering af dele med moderat tryk;
  3. opvarmning af metallet ved samlingen, indtil det smelter, uden at påføre tryk for at komprimere.

Historie

De første metoder til svejsning opstod ved civilisationens oprindelse - med begyndelsen af ​​brugen og forarbejdningen af ​​metaller. Fremstillingen af ​​metalprodukter var udbredt på de steder, hvor jernmalm og ikke-jernholdige metalmalme forekom.

Den første svejseproces var smedesvejsning . Behovet for reparation, frigivelsen af ​​mere avancerede produkter førte til behovet for at udvikle og forbedre metallurgiske og svejseprocesser.

Svejsning, ved at bruge elektricitet til at opvarme metal, begyndte med opdagelsen af ​​elektricitet, den elektriske lysbue .

I 1802 opdagede den russiske videnskabsmand Vasily Petrov fænomenet en elektrisk lysbue og offentliggjorde oplysninger om de eksperimenter, der blev udført med buen.

I 1882 opfandt Nikola Tesla en metode til at producere vekselstrøm [2] .

I 1881-1882 udviklede opfinderne N. N. Benardos og N. G. Slavyanov , der arbejdede uafhængigt af hinanden, en metode til at forbinde metaldele ved hjælp af svejsning.

I 1905 foreslog den russiske videnskabsmand V.F. Mitkevich at bruge en elektrisk lysbue ophidset af en trefasestrøm til svejsning.

I 1919 blev AC svejsning opfundet af Jonathan Holslag [  2 ] [ 3] .

I det 19. århundrede forbedrede forskerne Elihu Thomson , Edmund Davy og andre svejseprocesser . I USSR i det 20. århundrede var E. O. Paton , B. E. Paton , G. A. Nikolaev engageret i svejseteknologi . Sovjetiske videnskabsmænd var de første til at studere metoderne og funktionerne ved svejsning uden tyngdekraft og til at anvende svejsning i rummet. Verdens første svejsning i et dybt vakuum i rummet blev udført den 16. oktober 1969 på Soyuz-6 rumfartøjet af kosmonauterne Georgy Stepanovich Shonin og Valery Nikolaevich Kubasov .

Fra slutningen af ​​1960'erne begyndte svejserobotter at blive brugt i industrien . I begyndelsen af ​​det 21. århundrede er robotiseringen af ​​svejseoperationer blevet meget udbredt [4] [5] .

I Rusland udføres svejsespørgsmål og uddannelse af svejsespecialister af uddannelsesinstitutioner: MSTU im. N. E. Bauman (afdelingen for teknologi for svejse- og diagnostik), MGIU (afdelingen for udstyr og teknologi for svejseproduktion), DSTU (RISHM) (afdelingen for maskiner og automatisering af svejseproduktion), UPI , CHIMESH , LGAU og andre. Der udgives videnskabelig litteratur og magasiner om svejsning [6] .

Klassificering af metalsvejsning

I øjeblikket er der mere end 150 typer og metoder til svejseprocesser. Der er forskellige klassifikationer af disse processer [8] .

Så GOST 19521-74 giver mulighed for klassificering af metalsvejsning i henhold til hovedgrupperne af funktioner: fysisk, teknisk og teknologisk.

Det vigtigste fysiske tegn på svejsning er formen og typen af ​​energi, der bruges til at opnå en svejset samling. Energiformen bestemmer svejsningsklassen, og dens type bestemmer svejsetypen. Der er tre svejseklasser [~ 1] :

Tekniske funktioner omfatter: en metode til at beskytte metallet i svejsezonen, processens kontinuitet, graden af ​​dens mekanisering.

Klassificering i henhold til teknologiske karakteristika er etableret for hver type svejsning separat (efter type elektrode , type svejsestrøm osv.).

Termisk klasse

Svejsebue

Den elektriske lysbue, der bruges til at svejse metaller, kaldes en svejsebue.

Til at drive svejsebuen kan der anvendes vekslende , direkte og pulserende typer elektrisk strøm. Ved svejsning på vekselstrøm, på grund af en ændring i retningen af ​​dens strømning, er hver af elektroderne skiftevis en anode og en katode. Ved svejsning på jævn- og pulserende strøm skelnes der mellem direkte og omvendt polaritet. Med direkte polaritet er delene, der skal svejses, forbundet til den positive pol på strømkilden ( anode ), og elektroden til den negative ( katode ); med omvendt polaritet - tværtimod - er en elektrode forbundet til den positive pol, og delene til den negative. Brugen af ​​en eller anden type strøm bestemmer funktionerne i svejseprocessen. Så en vekselstrømsbue går ud, hver gang strømmen går gennem nul. Brugen af ​​en eller anden polaritet ændrer lysbuens varmebalance (med direkte polaritet genereres mere varme på produktet, med omvendt polaritet - på elektroden, se nedenfor). Når du bruger en pulserende strøm ved at ændre dens parametre (frekvens og varighed af pulser), bliver det muligt at kontrollere overførslen af ​​smeltet metal fra elektroden til produktet ned til individuelle dråber.

Mellemrummet mellem elektroderne kaldes buegabet.

Under normale forhold har gasser ikke elektrisk ledningsevne. Passage af en elektrisk strøm gennem en gas er kun mulig, hvis der er ladede partikler i den - elektroner og ioner . Processen med dannelse af ladede partikler kaldes ionisering , og selve gassen kaldes ioniseret. Lysbuen, der brænder mellem elektroden og svejseobjektet, er en direkte lysbue. En sådan bue kaldes normalt en fri bue (i modsætning til en komprimeret bue , hvis tværsnit er tvangsreduceret på grund af brænderdysen, gasstrømmen og det elektromagnetiske felt). Excitationen af ​​buen sker som følger. I tilfælde af kortslutning opvarmer elektroden og emnet i kontaktpunkterne deres overflader. Når elektroderne åbnes fra katodens opvarmede overflade, udsendes elektroner - elektronemission. Der er også kontaktløs tænding af lysbuen ved hjælp af en oscillator-stabilisator af svejsebuen (OSSD). Svejseoscillatoren er en gnistgenerator, der giver højspændingsstrøm ( 3000 - 6000 V ) og frekvens ( 150 - 250 kHz ). Svejseoscillatoren, der stanser afstanden mellem elektroden og emnet, ioniserer gassen, hvori arbejdsbuen antændes. En sådan strøm udgør ikke nogen stor fare for svejseren.

På langs af buegabet er buen opdelt i tre områder: katode, anode og buesøjle. Katodeområdet omfatter den opvarmede overflade af katoden (katodeplet). Temperaturen af ​​katodepletten på stålelektroder er 2400–2700 °C. Anodeområdet består af en anodeplet. Den har omtrent samme temperatur som katodepletten, men som følge af elektronbombardement frigives der mere varme på den end på katoden. Buesøjlen optager den største del af buegabet mellem katoden og anoden. Den vigtigste proces med dannelse af ladede partikler her er gasionisering. Denne proces opstår som et resultat af kollisionen af ​​ladede og neutrale partikler. Generelt har buesøjlen ingen ladning. Den er neutral, da der i hver af dens sektioner samtidig er lige store mængder af modsat ladede partikler. Temperaturen på buesøjlen når 6000 - 8000 °C og mere.

En speciel type svejsebue er en komprimeret lysbue, hvis søjle komprimeres ved hjælp af en smal brænderdyse eller en blæsende gasstrøm (argon, nitrogen osv.) Plasma er en ioniseret gas i lysbuesøjlen, bestående af positivt og negativt ladede partikler. Plasma genereres i brænderens dysekanal, komprimeret og stabiliseret af dens vandkølede vægge og kolde flow af plasmadannende gas. Kompression og afkøling af den ydre overflade af buesøjlen forårsager dens koncentration, hvilket fører til en kraftig stigning i antallet af kollisioner mellem plasmapartikler, en stigning i graden af ​​ionisering og en kraftig stigning i buesøjlens temperatur (  10.000 –30.000 K ) og plasmastrålens kinetiske energi. Som følge heraf er plasma en varmekilde med en høj energikoncentration. Dette gør det muligt at bruge den med succes til svejsning, sprøjtning og termisk skæring af en lang række materialer.

Elektrisk lysbuesvejsning

Varmekilden er en elektrisk lysbue , der opstår mellem enden af ​​elektroden og emnet, der skal svejses, når svejsestrømmen løber som følge af lukning af det eksterne kredsløb på den elektriske svejsemaskine . Modstanden af ​​den elektriske lysbue er større end modstanden af ​​svejseelektroden og ledninger, så det meste af den termiske energi af den elektriske strøm frigives præcist i plasmaet af den elektriske lysbue. Denne konstante tilstrømning af termisk energi forhindrer plasmaet (elektrisk lysbue) i at henfalde.

Den frigivne varme (herunder på grund af termisk stråling fra plasmaet) opvarmer enden af ​​elektroden og smelter de overflader, der skal svejses, hvilket fører til dannelsen af ​​en svejsepool - volumenet af flydende metal. I processen med afkøling og krystallisation af svejsebassinet dannes en svejset samling. De vigtigste typer elektrisk lysbuesvejsning er:

Manuel buesvejsning

Manuel buesvejsning med en forbrugsbelagt elektrode udføres ved hjælp af en svejsestrømkilde og svejseelektroder . Elektroden føres ind i svejsezonen og flyttes langs samlingen af ​​svejseren selv . Både AC (transformator) og DC (ensretter) strømkilder kan bruges. Svejseelektroden er en metalstang med en belægning påført den.

Under svejsning brænder en elektrisk lysbue mellem emnet og elektroden og smelter dem. Elektrodens og produktets smeltede metal danner en svejsepool, som under den efterfølgende krystallisation danner en svejsesøm .

Stofferne, der udgør belægningen, brænder enten ud - danner et gasskjold af svejsezonen fra den omgivende luft, eller smelter og kommer ind i svejsebassinet. Nogle smeltede belægningsstoffer interagerer med svejsebassinets metal ved at deoxidere og/eller legere det, andre danner slagger, der beskytter svejsebadet mod luft, hjælper med at fjerne ikke-metalliske indeslutninger fra svejsemetallet, svejsedannelse osv.

Manuel buesvejsning er betegnet med kode 111 i henhold til GOST R ISO 4063-2010 standarden, i russisksproget litteratur bruges betegnelsen RD , på engelsk - SMAW (fra engelsk  shielded metal arc welding ) eller MMA (fra engelsk  manual metal arc ) svejsning ) [~ 2] .

TIG svejsning

TIG-svejsning er i engelsk litteratur kendt som gas wolfram arc welding ( GTA welding, TGAW ) eller wolfram inert gas welding ( TIG welding, TIGW ), i tysk litteratur som wolfram-inertgasschweßen ( WIG ).

Den anvendte elektrode er en stang lavet af grafit eller wolfram , hvis smeltepunkt er højere end den temperatur, som de opvarmes til under svejsning. Svejsning udføres oftest i et beskyttelsesgasmiljø ( argon , helium , nitrogen og blandinger deraf) for at beskytte sømmen og elektroden mod påvirkning af atmosfæren samt for stabil lysbuebrænding. Svejsning kan udføres både uden og med spartelmasse. Metalstænger, tråd, strimler bruges som fyldmateriale [9] .

Svejsning i beskyttelsesgasser

Gasafskærmet lysbuesvejsning er svejsning ved hjælp af en elektrisk lysbue til at smelte metal og beskytte det smeltede metal og elektroden med specielle gasser [~ 3] .

Anvendelse af svejsning i beskyttelsesgasser

Udbredt til fremstilling af produkter af stål, ikke-jernholdige metaller og deres legeringer [~ 3] .

Fordele ved gasafskærmet svejsning sammenlignet med andre typer svejsning [~ 3]
  1. Høj ydeevne,
  2. let automatiseret og mekaniseret,
  3. intet behov for elektrodebelægninger eller flux.
Teknologi Til automatisk svejsning i beskyttelsesgasser

En metaltråd af et bestemt mærke bruges som elektrode, hvortil der tilføres strøm gennem et strømførende mundstykke. Den elektriske lysbue smelter tråden, og tråden fødes automatisk af trådføderen for at sikre en konstant lysbuelængde.

For at beskytte mod atmosfæren anvendes specielle gasser, der tilføres fra svejsebrænderen sammen med elektrodetråden. Særlige gasser er opdelt i inerte ( argon , helium ) og aktive ( kuldioxid , nitrogen , brint ). Brugen af ​​en blanding af gasser øger i nogle tilfælde produktiviteten og kvaliteten af ​​svejsningen [~ 3] . Hvis det ikke er muligt at udføre semi-automatisk svejsning i et beskyttelsesgasmiljø, anvendes også selvskærmet tråd (med kerne). Det skal bemærkes, at kuldioxid er en aktiv gas - ved høje temperaturer dissocierer den med frigivelsen af ​​ilt. Den frigivne ilt oxiderer metallet. I denne forbindelse er det nødvendigt at indføre deoxidationsmidler (såsom mangan og silicium ) i svejsetråden. En anden konsekvens af påvirkningen af ​​ilt, også forbundet med oxidation, er et kraftigt fald i overfladespændingen, som blandt andet fører til mere intense metalsprøjt end ved svejsning i argon eller helium.

International betegnelse.

I engelsksproget udenlandsk litteratur omtales det som gasmetalbuesvejsning ( GMA welding, GMAW ), i tysksproget litteratur - metallschutzgasschweßen ( MSG ). Separat svejsning i en atmosfære af inert gas ( metal inert gas, MIG ) og i en atmosfære af aktiv gas ( metal aktiv gas, MAG ) [~ 2] .

Nedsænket buesvejsning

I engelsksproget udenlandsk litteratur omtales det som SAW. Ved denne type svejsning føres enden af ​​elektroden (i form af en metaltråd eller stang) under fluxlaget . Lysbuen brænder i en gasboble placeret mellem metallet og fluxlaget, hvilket forbedrer beskyttelsen af ​​metallet mod atmosfærens skadelige påvirkninger og øger metallets indtrængningsdybde.

Elektroslagsvejsning

Varmekilden er flux , placeret mellem de produkter, der skal svejses, opvarmet af den elektriske strøm, der passerer gennem den. I dette tilfælde smelter den varme, der frigives af fluxen, kanterne på de dele, der skal svejses, og fyldtråden. Metoden finder sin anvendelse ved svejsning af lodrette sømme af tykvæggede produkter.

Hyperbar svejsning

Hyperbar svejsning  er en svejseproces ved forhøjet tryk , som normalt udføres under vand. Hyperbar svejsning kan foregå i vand eller være tør , dvs. inde i et specialbygget kammer i et tørt miljø. Anvendelsen af ​​hyperbar svejsning er forskellig - den bruges til reparation af skibe , offshore olieplatforme og rørledninger . Stål er det mest almindelige materiale til hyperbar svejsning.

Orbitalsvejsning

Orbitalsvejsning er en type friktionssvejsning eller automatisk buesvejsning (afhængig af om røret roterer eller ej). Navnet kommer fra anvendelsen af ​​orbitalsvejsning - til svejsning af rørsamlinger, flanger osv. Det bruges til svejsning af stålrør lavet af højlegeret stål eller aluminiumslegeringer med stor diameter med en tyk væg.

Ved koaksial rotation af de svejste rør opstår friktion i samlingerne, når rotationsakserne forskydes parallelt med hinanden. Ved denne type svejsning bruges friktion til at opvarme samlingen. Den kombinerede virkning af smedetryk og opvarmning fører til svejsning af leddene.

Hvis rørene ikke roterer, så bruger orbital svejsning svejsehoveder, der bevæger sig langs samlingen og udfører buesvejsning med eller uden tilsætningstråd.

Flammesvejsning

Varmekilden er en gasflamme, der dannes under forbrændingen af ​​en blanding af ilt og brændbar gas. Acetylen , MAF , propan , butan , blå gas , brint , petroleum , benzin , benzen og blandinger deraf kan anvendes som brændstofgas . Den varme, der frigives under forbrændingen af ​​en blanding af ilt og brændbar gas, smelter de overflader, der skal svejses, og fyldmaterialet til en svejsepool. Flammen kan være oxiderende , "neutral" eller reducerende (karburerende), dette styres af forholdet mellem oxygen og brændbar gas.

  • Som erstatning for acetylen anvendes en ny type brændstof - flydende gas MAF ( methylacetylen-allen fraktion ). MAF giver høj svejsehastighed og høj kvalitet af svejsningen, men kræver brug af sparteltråd med et højt indhold af mangan og silicium (SV08GS, SV08G2S). MAF er meget sikrere end acetylen, 2-3 gange billigere og nemmere at transportere. På grund af den høje forbrændingstemperatur af gas i oxygen (2430 °C) og høj varmeudvikling (20.800 kcal/m 3 ), er gasskæring med MAF meget mere effektiv end skæring med andre gasser, herunder acetylen.
  • Af stor interesse er brugen af ​​cyanid til gassvejsning på grund af dets meget høje forbrændingstemperatur (4500 ° C). En hindring for den udvidede brug af cyanid til svejsning og skæring er dets øgede toksicitet. På den anden side er effektiviteten af ​​cyanogen meget høj og sammenlignelig med en lysbue, og derfor repræsenterer cyanogen en betydelig udsigt til yderligere fremskridt i udviklingen af ​​flammebehandling. Flammen af ​​cyanogen med oxygen, der strømmer fra svejsebrænderen, har en skarp kontur, er meget inert over for det metal, der behandles, er kort og har en lilla-violet nuance. Metallet, der behandles (stål), "flyder", og ved brug af cyanid er meget høje svejse- og metalskærehastigheder acceptable.
  • Betydelige fremskridt i udviklingen af ​​flammebehandling ved hjælp af flydende brændstoffer kan opnås ved brug af acetylendinitril og dets blandinger med kulbrinter på grund af den højeste forbrændingstemperatur (5000 °C). Acetylenedinitril er tilbøjelig til eksplosiv nedbrydning under kraftig opvarmning, men i blandinger med kulbrinter er det meget mere stabilt. På nuværende tidspunkt er produktionen af ​​acetylendinitril meget begrænset, og dens omkostninger er høje, men med udviklingen af ​​produktionen kan acetyledinitril betydeligt udvikle anvendelsesområderne for flammebehandling inden for alle dets anvendelsesområder.

Termitsvejsning

I de fleste tilfælde hører termitsvejsning til den termiske klasse. Ikke desto mindre er der teknologiske processer, der tilhører den termomekaniske klasse - for eksempel termitpressesvejsning. Termitsvejsning er svejsning af dele med smeltet metal dannet under en kemisk reaktion ledsaget af høj temperatur (stor mængde varme). Hovedkomponenten i denne type svejsning er termitblandingen .

Plasmasvejsning

Varmekilden er en plasmastråle , det vil sige en komprimeret lysbue opnået ved hjælp af en plasmabrænder . Plasmabrænderen kan have direkte virkning (buen brænder mellem elektroden og basismetallet) og indirekte virkning (buen brænder mellem elektroden og plasmabrænderens dyse). Plasmastrålen komprimeres og accelereres under påvirkning af elektromagnetiske kræfter, hvilket udøver både termiske og gasdynamiske effekter på emnet, der skal svejses. Ud over selve svejsningen bruges denne metode ofte til svejse- , sprøjte- og skæreteknologiske operationer .

Processen med plasmaskæring er baseret på brugen af ​​en luftplasmabue af jævnstrøm med direkte polaritet (elektrode - katode, skåret metal - anode). Essensen af ​​processen ligger i den lokale smeltning og blæsning af det smeltede metal med dannelsen af ​​et skåret hulrum, når fræseren bevæges i forhold til det metal, der skæres.

Elektronstrålesvejsning

Varmekilden er en elektronstråle , opnået på grund af termionisk emission fra elektronkanonens katode . Svejsning udføres i højvakuum (10 −3  - 10 −4 Pa) i vakuumkamre. Også kendt er teknologien til svejsning med en elektronstråle i en atmosfære med normalt tryk, når elektronstrålen forlader vakuumområdet umiddelbart foran de dele, der skal svejses.

Elektronstrålesvejsning har betydelige fordele:

  • En høj koncentration af varmetilførsel til produktet, som frigives ikke kun på overfladen af ​​produktet, men også i en vis dybde i basismetallets volumen. Ved at fokusere elektronstrålen er det muligt at opnå en varmeplet med en diameter på 0,0002 ... 5 mm, hvilket gør det muligt at svejse metaller med en tykkelse fra tiendedele af en millimeter til 200 mm i en omgang. Som et resultat er det muligt at opnå sømme, hvori forholdet mellem indtrængningsdybde og bredde er op til 20:1 eller mere. Det bliver muligt at svejse ildfaste metaller ( wolfram , tantal , etc.), keramik osv. Reduktion af længden af ​​den varmepåvirkede zone reducerer sandsynligheden for omkrystallisation af basismetallet i denne zone.
  • Lille mængde varmetilførsel. For at opnå ens indtrængningsdybde ved elektronstrålesvejsning er det som regel påkrævet at indføre varme 4-5 gange mindre end ved buesvejsning. Som et resultat reduceres deformationen af ​​produktet kraftigt.
  • Mangel på mætning af smeltet og opvarmet metal med gasser. Tværtimod observeres i en række tilfælde afgasning af svejsemetallet og en stigning i dets plastiske egenskaber. Som et resultat opnås højkvalitets svejsede samlinger på reaktive metaller og legeringer, såsom niobium , zirconium , titanium , molybdæn osv. God kvalitet af elektronstrålesvejsning opnås også på lav-kulstof, korrosionsbestandigt stål, kobber og kobber , nikkel, aluminiumlegeringer .

Ulemper ved elektronstrålesvejsning:

  • Mulighed for dannelse af ikke-sammensmeltninger og hulrum i svejseroden på metaller med høj varmeledningsevne og svejsninger med et stort dybde-til-bredde-forhold;
  • Det tager lang tid at skabe et vakuum i arbejdskammeret efter pålæsning af produkterne.

Lasersvejsning

Varmekilden er en laserstråle . Der anvendes alle typer lasersystemer . Den høje energikoncentration, den høje hastighed af lasersvejsning sammenlignet med lysbuesvejsning og den ubetydelige termiske effekt på den varmepåvirkede zone på grund af de høje opvarmnings- og afkølingshastigheder af metallet øger væsentligt modstanden af ​​de fleste strukturelle materialer mod formationen af varme og kolde revner. Dette sikrer høj kvalitet af svejsede samlinger fra materialer, der er dårligt svejset ved andre svejsemetoder.

Lasersvejsning udføres i luft eller i beskyttelsesgasser: argon, CO 2 . Vakuum, som ved elektronstrålesvejsning, er ikke nødvendigt, så store strukturer kan svejses med en laserstråle. Laserstrålen styres og justeres let, ved hjælp af spejloptiske systemer kan den let transporteres og dirigeres til steder, der er svære at nå med andre midler. I modsætning til en elektronstråle og en elektrisk lysbue påvirkes den ikke af magnetiske felter, hvilket sikrer en stabil sømdannelse. På grund af den høje koncentration af energi (på et sted med en diameter på 0,1 mm eller mindre) under lasersvejsning er svejsebassinets volumen lille, bredden af ​​den varmepåvirkede zone er lille, og opvarmnings- og afkølingshastighederne er høje. Dette giver høj teknologisk styrke af svejsede samlinger, små deformationer af svejste strukturer [10] .

Flash-stødsvejsning af plast

Varmekilden er et fladt varmelegeme belagt med PTFE . Svejsning er opdelt i 5 trin: opvarmning under tryk, opvarmning af massen, tilbagetrækning af varmeelementet, svejsning, størkning.

Svejsning med indbyggede varmelegemer

Det anvendes til svejsning af polyethylenrør. Varmekilden er modstandselementerne loddet i den svejste muffe. Ved svejsning med indbyggede elektriske varmelegemer er polyethylenrør forbundet med hinanden ved hjælp af specielle plastikfittings, som har en indbygget elektrisk spiral lavet af metaltråd på den indre overflade. Produktionen af ​​en svejset samling sker som et resultat af smeltning af polyethylen på overfladerne af rør og dele (koblinger, bøjninger, sadel-T-stykker) på grund af den varme, der genereres af strømmen af ​​elektrisk strøm gennem spiraltråden og efterfølgende naturlig afkøling af leddet.

Støbesvejsning

Termomekanisk klasse

Smedesvejsning

Den første type svejsning i historien. Forbindelsen af ​​materialer udføres på grund af forekomsten af ​​interatomiske bindinger under plastisk deformation med et værktøj ( hammer ). I øjeblikket bruges det praktisk talt ikke i industrien.

Kontaktsvejsning

Ved svejsning sker der to på hinanden følgende processer: opvarmning af de svejste produkter til en plastisk tilstand og deres fælles plastiske deformation. De vigtigste varianter af kontaktsvejsning er: kontaktpunktsvejsning , stødsvejsning, aflastningssvejsning, sømsvejsning.

Punktsvejsning

Ved punktsvejsning klemmes delene fast i svejsemaskinens elektroder eller specielle svejsetænger. Derefter begynder en stor strøm at strømme mellem elektroderne, som opvarmer delenes metal ved kontaktpunktet til smeltetemperaturer. Derefter slukkes strømmen og "smedning" udføres ved at øge elektrodernes kompressionskraft. Metallet krystalliserer, når elektroderne komprimeres, og der dannes en svejset samling.

Stumsvejsning

Emnerne er svejset langs hele deres kontaktplan. Afhængigt af metalkvaliteten, tværsnitsarealet af emnerne og kravene til kvaliteten af ​​samlingen, kan stødsvejsning udføres på en af ​​måderne.

Modstandsstødsvejsning

Emnerne, der er installeret og fastgjort i stødmaskinen, presses mod hinanden med en kraft af en vis størrelse, hvorefter en elektrisk strøm ledes gennem dem. Når metallet i svejsezonen opvarmes til en plastisk tilstand, sker der nedbør. Strømmen afbrydes indtil slutningen af ​​nedbøren. Denne svejsemetode kræver bearbejdning og omhyggelig rengøring af overfladerne af enderne af emnerne.

Den ujævne opvarmning og oxidation af metallet i enderne af emnerne reducerer kvaliteten af ​​modstandssvejsning, hvilket begrænser dens omfang. Med en stigning i tværsnittet af emnerne falder kvaliteten af ​​svejsningen især mærkbart, hovedsageligt på grund af dannelsen af ​​oxider i samlingen.

Flash stødsvejsning

Det består af to faser: smeltning og nedbør. Arbejdsemnerne placeres i maskinens klemmer, derefter tændes strømmen, og de bringes langsomt sammen. I dette tilfælde berører enderne af emnerne et eller flere punkter. På kontaktsteder dannes jumpere, som øjeblikkeligt fordamper og eksploderer. Eksplosioner er ledsaget af en karakteristisk udstødning af små dråber af smeltet metal fra leddet. De resulterende metaldampe spiller rollen som en beskyttende atmosfære og reducerer oxidationen af ​​det smeltede metal. Med yderligere konvergens af emner forekommer dannelsen og eksplosionen af ​​jumpere i andre dele af enderne. Som et resultat opvarmes emnerne i dybden, og et tyndt lag smeltet metal vises på enderne, hvilket letter fjernelse af oxider fra samlingen. I processen med reflow forkortes emnerne med en given kvote. Reflow skal være stabilt (kontinuerligt strømflow i fravær af kortslutning af emnerne), især før forstyrrelse.

Under forstyrrelse øges hastigheden af ​​konvergens af arbejdsemner kraftigt, mens der udføres plastisk deformation for en given godtgørelse. Overgangen fra smeltning til forstyrrelse bør være øjeblikkelig, uden den mindste afbrydelse. Nedbøren begynder, når strømmen er tændt, og slutter, når strømmen er slukket.

Stumsvejsning ved kontinuerlig inddækning giver ensartet opvarmning af emnerne over tværsnittet, emnernes ender kræver ikke omhyggelig forberedelse før svejsning, det er muligt at svejse emner med et tværsnit af kompleks form og et stort areal, samt uens metaller, og gør det muligt at opnå en stabil kvalitet af samlinger. Dens væsentlige fordel er også evnen til relativt let at automatisere processen.

Lynstumsvejsning bruges til at forbinde emner med et tværsnit på op til 0,1 m 2 . Typiske produkter er elementer af rørformede strukturer, hjul, skinner, armering af armeret beton, plader, rør.

Projektionssvejsning

Relieffer er foreløbigt skabt på dele til svejsning - lokale højder på overfladen flere millimeter i diameter i størrelse. Under svejsning sker kontakten af ​​delene langs reliefferne, som smeltes af svejsestrømmen, der passerer gennem dem. I dette tilfælde opstår plastisk deformation af reliefferne, oxider og urenheder presses ud. Efter at svejsestrømmen holder op med at strømme, krystalliserer det smeltede metal, og samlingen dannes. Fordelen ved denne type svejsning er muligheden for at opnå flere højkvalitets svejsede samlinger i en cyklus.

Diffusionssvejsning

Den nuværende kilde til diffusionssvejsning kan være de fleste af de energikilder, der bruges til metalsvejsning [~ 4] . Svejsning udføres på grund af diffusion  - gensidig penetrering af atomer af svejste produkter ved forhøjet temperatur. Svejsning udføres i en vakuumenhed, der opvarmer samlingerne til 800 °C. I stedet for et vakuum kan der anvendes et beskyttelsesgasmiljø . Den diffuse svejsemetode kan bruges til at skabe samlinger af forskellige metaller , der adskiller sig i deres fysiske og kemiske egenskaber, til fremstilling af produkter af flerlags kompositmaterialer .

Metoden blev udviklet i 1950'erne af N. F. Kazakov.

Svejsning med højfrekvente strømme

Varmekilden er en højfrekvent strøm, der passerer mellem de svejste produkter. Ved efterfølgende plastisk deformation og afkøling dannes en svejset samling [11] .

Friktionssvejsning

Der er flere friktionssvejsningsordninger , koaksial optrådte først. Essensen af ​​processen er som følger: på specialudstyr (friktionssvejsemaskine) er en af ​​delene, der skal svejses, installeret i en roterende chuck , den anden er monteret i en fast caliper , som har evnen til at bevæge sig langs aksen . Den del, der er installeret i patronen, begynder at rotere, og den del, der er installeret i kaliberen, nærmer sig den første og udøver et tilstrækkeligt stort tryk på den. Som et resultat af friktionen af ​​den ene ende mod den anden slides overfladerne, og metallagene af forskellige dele nærmer sig hinanden i afstande svarende til atomernes størrelse. Atombindinger begynder at virke (generelle atomskyer dannes og ødelægges), som et resultat opstår der termisk energi, som opvarmer enderne af emnerne i den lokale zone til smedetemperaturen. Når de krævede parametre er nået, stopper patronen brat, og kaliberen fortsætter med at trykke i noget mere tid, som følge heraf dannes en integreret forbindelse. Svejsning foregår i den faste fase, svarende til smedning.

Metoden er ret økonomisk. Automatiserede friktionssvejseinstallationer bruger 9 gange mindre strøm end modstandssvejseinstallationer. Dele forbindes på få sekunder, næsten uden gasudledning. Med andre fordele opnås en høj kvalitet af svejsning, da porøsitet, indeslutninger og skaller ikke forekommer. Med konstansen af ​​de tilstande, der leveres af automatiseringen af ​​udstyret, sikres konstansen af ​​kvaliteten af ​​den svejste samling, hvilket igen gør det muligt at udelukke dyr 100% kontrol, samtidig med at kvaliteten sikres. Ulemperne omfatter:

  • kompleksiteten af ​​det nødvendige udstyr;
  • et snævert anvendelsesområde for metoden (omdrejningslegemer er stødsvejsede);
  • umulighed af anvendelse under ikke-produktionsforhold;
  • diametre af svejsede dele fra 4 til 250 mm.

Metoden tillader svejsning af uens materialer: kobber og aluminium , kobber og stål , aluminium og stål , inklusive dem, der ikke kan svejses med andre metoder.

Ideen om at svejse dele ved friktion blev udtrykt af drejeren - opfinderen A. I. Chudikov [12] . I 1950'erne var han ved hjælp af en simpel drejebænk i stand til at forbinde to stænger af blødt stål.

Til dato er der flere friktionssvejsesystemer: såsom aksial, omrøring (tillader svejsning af stationære dele), inerti osv.

Mekanisk klasse

Eksplosiv svejsning

Svejsning udføres ved at nærme atomerne i de produkter, der skal svejses, til virkningsafstanden af ​​interatomiske kræfter på grund af den energi, der frigives under eksplosionen . Ved hjælp af denne svejsemetode opnås ofte bimetaller .

Ultralydssvejsning af metaller

Svejsning udføres ved at nærme sig atomerne i de metalprodukter, der svejses, til virkningsafstanden af ​​interatomiske kræfter på grund af energien fra ultralydsvibrationer , der indføres i materialerne. Ultralydssvejsning er kendetegnet ved en række positive egenskaber, som på trods af de høje omkostninger ved udstyr bestemmer dets anvendelse i produktionen af ​​mikrokredsløb (svejsning af ledere med kontaktpuder), præcisionsprodukter, svejsning af forskellige typer metaller og metaller med ikke -metaller.

Kold svejsning

Kold svejsning er en forbindelse af homogene eller inhomogene metaller ved en temperatur under den minimale omkrystallisationstemperatur ; svejsning opstår på grund af plastisk deformation af de svejsede metaller i samlingszonen under påvirkning af mekanisk kraft. For at udføre koldsvejsning er det nødvendigt at fjerne oxider og urenheder fra overfladerne, der skal svejses, og bringe overfladerne, der skal sammenføjes, tættere på afstanden til krystalgitterparameteren; i praksis skaber de betydelige plastiske deformationer. Kold svejsning kan producere stød-, lap- og tee-samlinger. Før svejsning renses overfladerne, der skal svejses, for forurenende stoffer ved affedtning, bearbejdning med en roterende stålbørste og afskrabning. Ved stumpsvejsning skæres ledningerne kun af i enderne [13] [14] .
Styrken af ​​samlingen afhænger væsentligt af kompressionskraften og graden af ​​deformation af de dele, der svejses.

Koldsvejsning kan f.eks. forbindes med aluminium , kobber , bly , zink , nikkel , sølv , cadmium , jern . Fordelen ved koldsvejsning frem for andre svejsemetoder er især stor ved sammenføjning af uens metaller, der er følsomme over for varme eller danner intermetalliske forbindelser ved opvarmning [15] .

Andre typer svejsning

Svejsning af blodkar

Svejsning af blodkar er svejsning af blodkar ved at hæve vævstemperaturen til 60-70 °C [16] .

Værktøj og armaturer til svejsning

Sikkerhedsforanstaltninger

Elsvejsearbejde er tilladt for personer, der er fyldt 18 år, som har gennemgået en særlig uddannelse, har et certifikat for ret til at svejse og en anden kvalifikationsgruppe for elsikkerhed [17] .

Internationale betegnelser for svejsemetoder

I international praksis vedtages forkortede betegnelser for svejsemetoder, som angivet i den internationale standard ISO 4063:2009 eller dens russiske modstykke GOST R ISO 4063-2010 [~ 2] . Nogle af disse betegnelser er givet nedenfor:

Numerisk betegnelse Navn på svejsemetode Forkortelse brugt i USA
111 Manuel svejseelektrode til svejsning (belagt elektrode til svejseforbrug) SMAW
114 Fluxkernet selvafskærmet lysbuesvejsning FCAW-S
12 Nedsænket buesvejsning SAV
135 Gasafskærmet forbrugselektrodesvejsning GMAW
136 Fluxkernet lysbuesvejsning i aktiv gas FCAW-G
141 Buesvejsning med ikke-forbrugbar wolframelektrode i beskyttelsesgas GTAW

Svejsning i kunsten

Svejsning ses ofte som et emne for socialistisk realisme .

Elektrisk svejser. Buste på museet for socialistisk kunst i Sofia Svejsning i rummet på et frimærke. 2006

Organisationer

Svejseprocesser er standardiseret af American Welding Society og European Welding Federation .

Uddannelsesorganisationer med speciale i svejsning: Welding Institute (England), Edison Welding Institute (USA), Paton Electric Welding Institute (Ukraine), International Welding Institute (Frankrig).

Se også

Noter

Fodnoter
  1. ↑ Klassifikation , Tillæg (reference).
  2. ↑ 1 2 3 Symboler , Symboler for processer.
  3. ↑ 1 2 3 4 Svejsning , § 111 Generel information om svejsning i beskyttelsesgasser., s. 348.
  4. ↑ Klassifikation , noter 1.
Kilder
  1. ↑ 1 2 GOST 2601-84 // Svejsning af metaller. Begreber og definitioner af grundlæggende begreber. - M . : IPK Standards Publishing House, 1984.
  2. ↑ 1 2 Svejserobotter: teknologi, systemproblemer og anvendelse Arkiveret 16. august 2021 på Wayback Machine .
  3. ↑ Howard B. Cary; Scott C. Helzer Moderne svejseteknologi. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education. (2005). ISBN 0-13-113029-3 .
  4. ↑ Romanov R. R.  Computersimulering af robotbevægelse til modstandspunktsvejsning  // Postulat. - 2018. - Nr. 6 . Arkiveret fra originalen den 2. januar 2019.  - Art. 119 (9 sider).
  5. ↑ Gladkov E. A., Brodyagin V. N., Perkovsky R. A. . Automatisering af svejseprocesser. - M . : Forlag af MSTU im. N. E. Bauman , 2014. - 424 s. - ISBN 978-5-7038-3861-7 .  - S. 6-7.
  6. ↑ Svejsejournaler . Dato for adgang: 5. januar 2015. Arkiveret fra originalen 5. januar 2015.
  7. ↑ Fysiske grundlag for svejsning // Håndbog: Svejsning i maskinteknik . Hentet 27. juli 2016. Arkiveret fra originalen 26. juli 2016.
  8. ↑ Klassificering af metalsvejsning. Ordning . Websted www.gost-svarka.ru . Hentet 3. november 2010. Arkiveret fra originalen 21. september 2011.
  9. ↑ Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Hentet 8. februar 2007. Arkiveret fra originalen 27. september 2007. 
  10. ↑ Lasersvejsning . Hentet 1. april 2012. Arkiveret fra originalen 26. marts 2012.
  11. ↑ Højfrekvent svejsning . Hentet 5. januar 2015. Arkiveret fra originalen 4. april 2015.
  12. ↑ Friktionssvejsning . Hentet 20. december 2013. Arkiveret fra originalen 21. december 2013.
  13. ↑ Koldsvejsning af metaller . Hentet 7. december 2013. Arkiveret fra originalen 11. december 2013.
  14. ↑ Skoybeda A. T. et al. Maskindele og grundlæggende design: Lærebog / A. T. Kuzmin, A. V. Kuzmin, N. N. Makeichik; Under total udg. A. T. Skoybedy. - Minsk: "Den højeste skole", 2000. - 584 s. - 3000 eksemplarer. ISBN 985-06-0081-0
  15. ↑ Koldsvejsning (utilgængeligt link) . Hentet 7. december 2013. Arkiveret fra originalen 30. maj 2013. 
  16. ↑ Svejsning og relaterede teknologier i medicin . Dato for adgang: 28. november 2018. Arkiveret fra originalen 28. november 2018.
  17. ↑ GOST 12.3.003-86 Arbejdssikkerhedsstandarder. El-værker. Sikkerhedskrav

Litteratur

Normativ litteratur

GOST
  • GOST R ISO 17659-2009 Svejsning. Flersprogede udtryk for svejsede samlinger.
  • GOST R ISO 17659-2009 // Svejsning. Flersprogede udtryk for svejsede samlinger. - M. : FSUE "Standartinform", 2009.
  • GOST EN 13705-2015 // Svejsning af termoplast. Udstyr til varmgassvejsning og ekstruderingssvejsning. – 2015.
  • GOST 19521-74 // Svejsning af metaller. Klassifikation. - 01/01/1975.
  • GOST EN 1011-6-2017 // Svejsning. Anbefalinger til svejsning af metalliske materialer. Del 6. Lasersvejsning. - 01/03/2019.
  • GOST 12.4.254-2013 // System af arbejdssikkerhedsstandarder (SSBT). Personligt beskyttelsesudstyr til øjne og ansigt under svejsning og lignende processer. Generelle specifikationer (som ændret). - 01/06/2014.
  • GOST R ISO 4063-2010 // Svejsning og relaterede processer. Liste og symboler for processer. - 01.01.2012.
  • GOST 8713-79 Dykket lysbuesvejsning. Forbindelser er svejset. Grundtyper, konstruktionselementer og dimensioner.
  • GOST 11533-75 Automatisk og semi-automatisk dykket lysbuesvejsning. Forbindelser svejses i spidse og stumpe vinkler. Grundtyper, konstruktionselementer og dimensioner.
  • GOST 5264-80 Manuel buesvejsning. Forbindelser er svejset. Grundtyper, konstruktionselementer og dimensioner.
  • GOST 11534-75 Manuel buesvejsning. Forbindelser svejses i spidse og stumpe vinkler. Grundtyper, konstruktionselementer og dimensioner.
  • GOST 14771-76 Beskyttet buesvejsning. Forbindelser er svejset. Grundtyper, konstruktionselementer og dimensioner.
  • GOST 23518-79 Beskyttet buesvejsning. Forbindelser svejses i spidse og stumpe vinkler. Grundtyper, konstruktionselementer og dimensioner.
  • GOST 14776-79 Buesvejsning . Svejste punktsamlinger. Grundtyper, konstruktionselementer og dimensioner.
  • GOST R ISO 2553-2017 Svejsning og relaterede processer. Symboler på tegningerne. Svejste forbindelser.

Teknisk litteratur

  • Cheban V.A. Svejsearbejder / Administrerende redaktør: Oksana Morozova, teknisk redaktør Galina Logvinova. - 5. udg. - Rostov-ved-Don: "Phoenix", 2008. - 412 s. — (Primær erhvervsuddannelse). - 3000 eksemplarer.  — ISBN 978-5-222-13621-8 .
  • Kolganov L. S. Svejseproduktion / Administrerende redaktør: E. Yusupyants. - Rostov-ved-Don : "Phoenix", 2002. - 512 s. — (sekundær erhvervsuddannelse). — 10.000 eksemplarer.  — ISBN 5-222-02623-X .
  • Kornienko A. N. Ved oprindelsen af ​​"electrohephaestus". - M .: Mashinostroenie , 1987.
  • Malysh V. M. , Soroka M. M. Elektrisk svejsning. - Kiev : Tekhnika, 1986.
  • Krasovsky P.I. , Mntkevich E.K. Autogen svejsning. — M.: 1926.
  • Lavrov S. I. Autogen forarbejdning af metaller. — Berlin , 1925.
  • Kontakt svejseudstyr / VV Smirnov. — Referencemanual. - Sankt Petersborg. : Energoatomizdat , 2000. - 848 s. — ISBN 5-283-04528-5 .
  • Sidorov M.A. Elektriske svejselys lokker. - M . : " Viden ", 1985.
  • Achenbach F.U. , Lavroff S. Elektrlsches und autogenes Schweissen und Schneiden von Metallen. — Berlin , 1925.
  • Pochekutov E. B. TCM som viden om livet. - Krasnoyarsk , 1985
  • Nikolaev G. A. Svejsning i maskinteknik: En opslagsbog i 4 bind - M .: Mashinostroenie , 1978 (1-4 bind).
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier