Метали і зварювання

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЧЕРНІГІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ІНСТИТУТ ЕКОНОМІКИ І  УПРАВЛІННЯ

Інженерно-будівельний  факультет

Кафедра промислового та цивільного будівництва 
 
 
 

РЕФЕРАТ

Метали  і зварювання

Варіант №12 
 
 
 
 
 

Студента групи ЗБ-081:

Мельника  Станіслава Петровича

Викладач: 
 
 
 
 
 

м. Чернігів, 2011 рік

 

1. Объяснить, что выражает вольтамперная характеристика дуги?

      Статической вольтамперной характеристикой сварочной дуги называют зависимость между напряжением дуги (U_д) и сварочным током (I_д).

      Обычно  она выражается графически (см. рис.). По графику видно, что в диапазоне сварочных токов от 0 до 80 А по мере увеличения сварочного тока (I_д) напряжение дуги (U_д) резко падает. Такую статическую характеристику дуги называют падающей. С дальнейшим увеличением сварочного тока до 800 А напряжение дуги практически остается постоянным, такую характеристику называют жесткой. При увеличении сварочного тока от 800 А и более напряжение дуги также увеличивается, такую характеристику называют возрастающей.

 Как видно из графика, сварочная дуга, имеющая падающую статическую характеристику, мало устойчива, так как незначительное изменение тока резко сказывается на напряжении дуги, что приводит к ее обрыву. Начало графика, соответствующее моменту зажигания дуги, характеризует величину напряжения, необходимого для ионизации междугового пространства и зажигания дуги и равного 50—60 В.

      В дальнейшем процесс ручной дуговой  сварки идет на токах 100 – 500 А и переходит в более устойчивую область с жесткой статической характеристикой дуги. Изменение напряжения дуги происходит только в зависимости от ее длины и не зависит от величины сварочного тока. Чем длиннее дуга, тем больше ее напряжение за счет увеличения падения напряжения столба дуги. Использование жесткой характеристики, обеспечивающей наибольшую устойчивость процесса, широко практикуется для ручной, механизированной, автоматизированной и автоматической сварки. Для облегчения возбуждения дуги с падающей характеристикой и стабилизации ее горения на переменном токе применяют включение в сварочную цепь дополнительного стабилизатора (осциллятора).

 

2. Как длина дуги влияет на качество сваривания?

      Процесс возникновения дуги при сварке протекает следующим образом: при касании концом электрода свариваемого металла происходит короткое замыкание сварочной цепи (см. рис.). Проходя через отдельные выступы, ток, имеющий в точках соприкосновения электрода с металлом очень высокую плотность, мгновенно расплавляет их, вследствие чего между электродом и металлом образуется тонкая прослойка из жидкого металла. В следующий момент сварщик несколько отводит электрод, отчего в жидком металле образуется шейка, где плотность тока и температура металла возрастают. Затем благодаря испарению расплавленного металла шейка разрывается и в ионизированном промежутке газов и паров между электродом и металлом образуется сварочная дуга.

      Термо- и автоэлектронная эмиссия электронов катодом создает условия для дальнейшего устойчивого горения дуги при токе и напряжении сварочной цепи.

      Напряжение  дуги, т. е. напряжение между электродом и свариваемым металлом, зависит в основном от ее длины. Чем короче дуга, тем ниже напряжение, хотя ток в дуге может остаться неизменным. Это обусловлено тем, что при длинной дуге сопротивление газового промежутка будет больше. Как известно из электротехники, чем выше сопротивление, тем выше должно быть напряжение для того, чтобы обеспечить прохождение того же тока в цепи. Общее падение напряжения в дуге (U_д) складывается из падения напряжения в катодной зоне (U_к), в столбе дуги (U_ст) и в анодной зоне (U_а), т. е.

U_д= U_к + U_ст + U_а.

 

 Приближенно напряжение устойчиво горящей дуги выражается следующей формулой:

U_д=а + Ь·L,

где: U_д – напряжение дуги, В;

    а – постоянный коэффициент, выражающий сумму падений напряжения на катоде и аноде дуги, не зависящий от длины дуги;

    Ь – среднее падение напряжения на единицу длины дуги;

    L – длина дуги, мм.

      Для стальных электродов можно в среднем  принять а=10 и Ь=2 В/мм. Тогда напряжение дуги длиной L=4 мм составит:

U_д = 10 + 2·4= 18 В.

      На  абсолютную величину напряжения дуги могут также влиять состав электрода и свариваемого металла, состав и давление окружающей дугу газовой среды (воздуха, аргона, гелия, углекислого газа) и другие факторы. 

   

3. Дайте перечень внутренних дефектов сварных  швов?

      Поры образуются вследствие поглощения расплавленным металлом газов (водорода, окиси углерода и др.), которые не успевают выделиться при быстром застывании металла и остаются в нем в виде газовых пузырьков. Поверхностные поры могут образовываться из-за плохой очистки кромок шва от масла, ржавчины, краски, окалины и других загрязнений, которые сгорают, образуя водяной пар и газы. Водяной пар и газы вспенивают металл и придают ему пористость. Поры Могут образоваться также в результате выкрашивания каплеобразных включений металла и шлаков. В этом случае мелкие капли металла с пленкой окислов попадают в ванну и поэтому не сплавляются с металлом шва. Поры делают шов проницаемым для газов и жидкостей. Уплотнение пористого шва при газовой сварке достигается проковкой в процессе сварки при соответствующей температуре нагрева.

      Если  поры частично выходят на поверхность  шва, то их можно обнаружить наружным осмотром с помощью лупы. Для обнаружения внутренних пор необходимо испытание изделия под давлением водой, сжатым воздухом, смачиванием керосином или просвечиванием рентгеновскими или гамма-лучами. Если по условиям работы данного изделия шов должен быть плотным, то пористые участки вырубают и заваривают вновь.

      Шлаковые  включения и окислы, так же как и поры, ослабляют сечение шва. Они попадают в металл при сварке длинной дугой и окислительным пламенем.

 Непровар  корня шва – весьма серьезный дефект. Он выражается в несплавлении наплавленного металла с основным в корне шва. В месте непровара прочность шва резко снижается и соединение становится ненадежным. Кроме того, в непроверенных участках сосредоточиваются (концентрируются) напряжения, которые еще более понижают сопротивляемость шва внешним нагрузкам.

      Причиной  непровара обычно бывает недостаточный  ток или малая мощность горелки, или слишком быстрое перемещение  электрода и горелки, ведущие  к недостаточному прогреву свариваемого металла, который в данном месте  не доводится до расплавления. Попадание в шов пленки окислов или слоя шлака также может вызывать непровар. Непровар появляется и в том случае, если кромки скошены под слишком малым углом и нагрев металла в корне шва затруднен. Неудовлетворительная зачистка кромок при их подготовке под сварку может тоже вызвать непровар.

      Обнаружить  непровар корня шва можно внешним  осмотром его с обратной стороны. Непровар удаляют вырубкой дефектного участка шва и заваркой его  вновь.

 Непровар  кромки образуется при использовании недостаточного сварочного тока или горелки недостаточной мощности, а также при слишком быстром перемещении электрода или горелки вдоль кромки свариваемого металла. Наплавленный металл попадает на недостаточно нагретую поверхность свариваемого металла и надлежащего сплавления (провара) не получается. Сила сцепления между основным и наплавленным металлом в данном месте будет незначительна и валик шва может легко отделяться от кромки свариваемого листа.

      В изломе шва непровар всегда заметен, он проходит темной полосой на границе  между наплавленным и основным металлом. Обнаружить непровар кромки можно просвечиванием шва рентгеновскими или гамма-лучами. Обнаруженный непровар удаляют вырубкой дефектного места зубилом или выплавкой газовым резаком и повторной заваркой.

      Внутренние  трещины возникают по тем же причинам, что и наружные. Продольные внутренние трещины часто образуются также у корня шва. Обнаружить внутренние трещины можно просвечиванием шва рентгеновскими или гамма-лучами. Участки шва с трещинами вырубают и заваривают.

      Перегрев характеризуется ростом зерен металла, если он нагрет выше определенной температуры. Чем крупнее зерна, тем меньше поверхность сцепления между ними и тем выше хрупкость металла. Поэтому перегретый металл шва обладает повышенной хрупкостью и плохо сопротивляется ударным нагрузкам. Крупнозернистый перегретый металл шва можно исправить последующей термической обработкой (нормализацией).

      Пережог характеризуется наличием в структуре окисленных с поверхности зерен металла, обладающих благодаря присутствию на них пленки окислов очень малым взаимным сцеплением. Поэтому пережженный металл очень хрупок и не поддается исправлению. Пережог металла возникает, если сварка ведется пламенем с избытком кислорода. Пережженные участки шва следует полностью вырубать до здорового металла и вновь заваривать.