Классификация сварки и наплавки

* Сварка металлов представляет собой технологический процесс получения неразъемного соединения металлов за счет установления межатомных или межмолекулярных связей или их диффузии.

В зависимости от вида энергии, необходимой для обес­печения данных связей, различают три класса сварки: тер­мический, термомеханический и механический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемой плавлением, — местным расплавлением соединяемых частей с использованием тепловой энергии.

Источниками теплоты при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и теплота, выделяемая при электрошлаковом процессе.

Источники теплоты характеризуются температурой и концентрацией, определяемой наименьшей площадью на­грева в месте сварки и наибольшей плотностью тепловой

энергии в месте нагрева. Эти характеристики определяют технологические свойства источников нагрева металла при сварке и наплавке.

Степень концентрации теплоты в электрической дуге в десятки раз, в плазме — в тысячи, а в фотонном луче (ла­зерная обработка) — в десятки тысяч раз выше, чем в газо­вом пламени.

Основные виды сварки термического класса — дуговая, газовая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменная, лазерная, термитная и др.

Дуговая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев осуществляют электрической дугой. Особым видом дуговой сварки является плазменная сварка, при которой нагрев осуществляют сжатой дугой.

Газовая сварка — сварка плавлением, при которой кромки соединяемых частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки.

Электрошлаковая сварка — сварка плавлением, при которой для нагрева металла используют теплоту, вы­деляющуюся при прохождении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак.

Электронно-лучевая сварка — сварка, в которой для нагрева используют энергию электронного луча. Теплота выделяется за счет бомбардировки зоны свар­ки направленным электронным потоком.

Лазерная сварка осуществляется энергией светово­го луча, полученного от оптического квантового генерато­ра-лазера.

При термитной сварке используют теплоту, образующуюся в результате сжигания термит-порошка, со­стоящего из смеси алюминия и оксида железа.

К тер мо механическому классу относят Виды сварки, при которых одновременно используются тепло­вая энергия и давление, — контактная, диффузионная, га­зопрессовая, дугопрессовая и др.

Основным видом этого класса является контактная свар­ка — нагрев осуществляется теплотой, выделяемой при про­хождении электрического тока через находящиеся в кон­такте соединяемые части.

Диффузионная сварка — сварка давлением, осуществляемая взаимной диффузией атомов контактиру­ющих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и при незначительной пласти­ческой деформации.

Впрессовых видах сварки соединяемые части могут нагреваться пламенем газов, сжигаемых на выходе свароч­ной горелки (газопрессовая сварка), дугой (дугопрессовая сварка), электрошлаковым процессом (шлакопрессовая свар­ка), индукционным нагревом (индукционно-прессовая свар­ка), термитом (термитно-прессовая сварка) и т. п.

Кмеханическому классу относят виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления: холодная, взрывом, ультразвуковая, трением и др.

Холодная сварка — сварка давлением при значи­тельной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых деталей.

Сварка взрывом — сварка, при которой соединение осуществляется в результате вызванного взрывом соударе­ния быстро движущихся частей.

Ультразвуковая сварка — сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний.

Сварка трением — сварка давлением, при которой нагрев осуществляется трением при вращении свариваемых деталей относительно друг друга.

Наплавка — процесс нанесения с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавку применя­ют для восстановления изношенных деталей и получения изделий с заданными свойствами поверхности.

Для наплавки применяют преимущественно дуговые виды сварки: ручную плавящимися и неплавящимися элек­тродами, механизированную и автоматическую под флю­сом и в защитных газах, вибродуговую, плазменную. На­ряду с дуговой применяют газовую, электрошлаковую, ин­дукционную, печную наплавку.

Известно несколько способов получения наплавленно­го легированного металла:

• использование легированного электродного стержня, электродной проволоки или ленты сплошного сече­ния и нелегирующих покрытий, флюса или защит­ного газа;

• использование проволок и лент с легирующими на­полнителями в сочетании с нелегирующими покры­тиями, флюсом или защитным газом;

• использование нелегированного электродного стер­жня, проволоки или ленты и легирующего покрытия или флюса;

• нанесение легирующих примесей в виде порошков, паст и т. д. на поверхность, подлежащую наплавке.

^ Ручную дуговую наплавку применяют при восстановле­нии изношенных поверхностей, устранении брака литья и для наплавки поверхностей со специальными свойствами.

Ручную дуговую наплавку выполняют плавящимся и неплавящимся электродами, расплавлением слоя сыпуче­го наплавочного материала. v

Автоматическую наплавку под флюсом выполняют про­волоками сплошного сечения и порошковыми, одним элек­тродом, отдельными валиками, одновременно нескольки­ми электродами и электродной лентой.

Наплавку вольфрамовым электродом проводят в среде аргона. Необходимые свойства наплавленного металла обес­печиваются применением присадочных проволок специаль­ного состава или вдуванием легирующих порошков в зону дуги.

Можно наплавлять в инертных газах и плавящимся элек­тродом, однако применение той же технологии, что и для сварки, ведет к повышенному содержанию основного ме­талла в наплавке, поэтому используют дополнительную присадочную проволоку.

Плазменная наплавка осуществляется несколькими спо­собами:

• с подачей присадочной наплавочной проволоки;

• с подачей присадочного порошка в плазменную струю;

• по слою легирующего материала, нанесенного на по­верхность изделия;

• с токоведущей присадочной проволокой;

• с двумя плавящимися электродами.

Электрошлаковая наплавка производится на плоские и

цилиндрические поверхности для создания поверхностных слоев с особыми свойствами и для создания промежуточ­ных слоев на кромках заготовок для последующей сварки. Техника электрошлаковой наплавки принципиально не от­личается от техники сварки.

Вибродуговую наплавку применяют в основном как сред­ство восстановления быстроизнашивающихся деталей ста­ночного, металлургического, сельскохозяйственного обо­рудования. Этому виду наплавки могут подвергаться дета­ли диаметром 8—10 мм и выше. Сущность вибродуговой

/

наплавки заключается в том, что наплавку осуществляют с помощью специальной головки, обеспечивающей подачу и вибрацию электродной проволоки.

Вибрация электрода облегчает возбуждение дуги и по­вышает стабильность процесса. При наплавке электричес­кие разряды чередуются с короткими замыканиями. В зону наплавки и дуги подается щелочная эмульсия, защищаю­щая металл от воздействия воздуха в процессе наплавки и охлаждающая детали, в связи с чем уменьшаются зона тер­мического влияния и сварочные деформации и повышает­ся твердость наплавленного слоя.

Газокислородное пламя используют преимущественно для наплавки литыми твердыми сплавами.