Технологии сборочного производства. Классификация и принципы проектирования процесса сборки

Ogs — собственно  сборочные операции, требующие простого сочленения деталей (свинчивание. постановка на место и др.), т. е. не требующие никаких пригонок и регулирования;

Ор — операция по нормальному регулированию сопряжений, производимому перемещением или  поворотом деталей с последующим их закреплением, но без пригонки и повторной разработки и сборки;

Оц„ — операция, подобная предыдущей, но с последующей  штифтовкой без разборки;

Ош — штифтовка  деталей, требующая последующей  разборки, промывки и повторной сборки;

Опр — пригоночные операции;

Опав — операции по повторной разборке и сборке, вызванные конструкцией изделия (невозможность) постановки на место предварительно собранного и отлаженного узла, без  частичного снятия некоторых деталей  и т. д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Сварка плавлением

Дуговая электрическая  сварка. Дуговая электрическая сварка является наиболее распространенным способом. При дуговой сварке тепло для  нагрева и расплавления металла  получают за счет электрических разрядов (дуги), образующихся между электродами  или электродом и свариваемым металлом, присоединяемым к источнику питания электрическим током.

Электрическая дуга представляет собой непрерывный  поток электронов, образующийся между  электродами в газовой среде, который сопровождается выделением большого количества тепла и света. Температура электрической дуги находится в пределах: при угольных электродах для катода 3200, для анода — 3900°С; соответственно при металлическом (стальном) 2400—2600° С. В центре столба дуги по его оси температура достигает 6000—8000° С, вполне достаточная для расплавления металла и осуществления процесса сварки.

Возбуждение (зажигание) дуги производится при мгновенном соприкосновении  концов электродов с последующим  разведением их при соединении электродов в электрической цепи, подключенной источнику питания током, образуется короткое замыкание и концы электродов нагреваются, а при отведении они расплавляются.

Пространство  между электродами заполняется  парами металла — ионами, которые  являются частичными переносчиками  электронов.

Величина напряжения электрической дуги зависит от теплового состояния дугового пространства длины дуги и от степени ионизации) электродного пространства. Для поддержания устойчивой дуги необходима беспрерывная ионизация дугового промежутка. Эта ионизация обеспечивается соответствующим материалом электродов, составом газон, давлением окружающей среды, видом тока и его силой, но в основном она определяется длиной дуги.

Сварочную дугу можно питать постоянным и переменным токами. Дуга, питаемая переменным током, менее устойчива вследствие того, что ток в ней при частоте 50 периодов изменяет свое направление 100 раз в секунду, и в эти моменты при малой ионизации дуга может оборваться. Для повышения устойчивости дуги, питаемой переменным током, применяют ионизирующие покрытия на электродах и на дугу от осциллятора пропускают токи высокой частоты.

Ручная сварка металлическими электродами. Для ручной сварки металлическим электродом характерны три движения первое — непрерывное  и равномерное вдоль его оси  по мере расплавления металла для  поддержания постоянной длины дуги 5; второе - вдоль оси шва под углом 15 -30° и третье 
— поперечное колебательное движение электрода, осуществляемое для получения валика шва 2.

Электрошлаковая сварка. Сущность процесса электрощлаковой  сварки состоит в том, что тепловая энергия выделяется в расплавленном  шлаке при прохождении через него электрического тока. Поэтому шлаки должны обладать электропроводностью.

Процесс электрошлаковой  сварки ведут как на переменном, так и на постоянном токе. Особенность  этого процесса по сравнению с  электродуговой сваркой заключается  в следующем:

1. При прохождении  тока через слой шлака газы  выделяются, не образуя разбрызгивания  шлака и металла, как при  дуговом разряде. Это позволяет  вести сварку с открытой поверхностью  шлаковой ванны и при таком  количестве шлака, которое необходимо  для образования шлаковой корки.

2. Под шлаковым  слоем исключается образование  газовых раковин и пор даже  при влажном флюсе и окисленных  кромках свариваемых деталей;  поэтому этот процесс сварки  можно вести на открытом воздухе  и при любой погоде, получая  качественное сварное соединение.

3. Можно сваривать  металл любой толщины без предварительной  подготовки кромок для сварки.

Атомно-водородная сварка. Атомно-водородную сварку ведут  при помощи двух вольфрамовых или  угольных электродов. Образующаяся дуга между электродами и свариваемыми деталями горит в атмосфере водорода. Водород по специальным каналам электродержателей направляется в область сварочной ванны. Водород, поступающий в область высокой температуры дуги, диссоциирует на атомы. Процесс диссоциации протекает по реакции H2- 
>2H—100600 кал!г-моль с поглощением большого количества тепла. Атомы водорода в месте сварки, соприкасаясь с менее нагретым металлом, вновь соединяются в молекулу, выделяя при этом поглощенное тепло, которое в основном нагревает свариваемый металл. Во время сварки образуется растянутая дуга веерообразной формы; температура в средней части дуги достигает 4000° С.

В качестве газа при атомноводородной сварке обычно применяют азотно- водородную смесь, получаемую путем диссоциации аммиака. Диссоциированный аммиак взрывобезопасен.

Контактную сварку производят на специальных сварочных  машинах, поэтому она представляет собой высокопроизводительный процесс. Эту сварку делят на три основных вида: стыковую, точечную роликовую (шовную).

При стыковой сварке свариваемые детали соединяются теми поверхностями, на которых образуется сварное соединение. На стыковых сварочных установках производят сварку деталей из низкоуглеродистой стали и цветных металлов, площадь сечения которых не более 1000 мм2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.Сварка давлением

Холодная сварка металлов. В сварочном производстве длительное время применяются процессы, связанные с использованием высокочастотных  источников тепла, при этом металл в  местах соединения доводится до плавления  или пластического состояния, в последние годы установили, что сварку можно производить при комнатных температурах, не нагревая металл,—холодной сваркой.

При холодной сварке соединения получаются в результате взаимодействия электронов и ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки и определяющих прочность кусков металла. При сближении двух металлических поверхностей происходит объединение электронов, в результате чего возникают силы взаимодействия между поверхностями. При достаточном сближении образуется общее «электронное облако» и, следовательно, единое соединение из двух кусков металла.

В реальных условиях все металлы покрыты окислами и имеют неровности на поверхности, что существенно изменяет характер взаимодействия поверхностей при их сближении. При сближении поверхностей с неровностями сначала возникают сближения в отдельных, наиболее высоких точках.

При достижении определенной степени деформации происходит объединение отдельных точек  контакта в общую площадь контакта. При этом важно чтобы в области  контакта не возникали большие напряжения, способные разрушить соединение после удаления внешней нагрузки. На всех металлах, кроме благородных (золото, платина и др.), в атмосферных условиях очень часто образуются пленки окислов, которые препятствуют образованию металлической связи. Большую вредность соединяемым металлам приносят органические соединения (масла).

Для осуществления  холодной сварки необходимо со свариваемой  поверхности удалить окислы и  загрязнения и сблизить эти поверхности  на расстояние параметра критической  решетки, что на практике приводит к значительным деформациям соединяемых металлов.

Методом холодной сварки можно осуществлять соединения встык, внахлестку и в тавр. Перед  сваркой поверхности, подлежащие соединению, обезжиривают и очищают вращающейся  проволочной щеткой — шабрением. Встык свариваются проволоки; внахлестку — листы толщиной 0,2—15 мм. Соединения выполняются в виде отдельных точек путем вдавливания в металл с одной или двух сторон пуассонов или непрерывного шва (вдавливанием штампа или прокатыванием ролика).

Холодная сварка нашла широкое применение в производстве бытовых приборов 
(чайников, кастрюль и т. п.), в приборостроении, для заварки оболочек алюминиевых кабелей, при изготовлении теплообменников, для холодильников и в других отраслях.

Ультразвуковая сварка металлов. В настоящее время ультразвук находит широкое применение для исследования некоторых физических явлений и свойств веществ. Ультразвуковые колебания используют также для обработки металлов и дефектоскопии. В сварочном производстве ультразвук можно использовать в различных целях. Например, воздействуя им на сварочную ванну в процессе кристаллизации, можно улучшить механические свойства металла шва; его можно использовать и для удаления газов. Ультразвук может быть источником энергии для создания точечных и шовных соединений.

Сварка взрывом. В последние годы проведены исследовательские  работы по использованию энергии  взрыва для соединения (сварки) однородных и разнородных металлов в твердом  состоянии. Сущность этого способа  сварки состоит в том, что на жесткое основание укладывают пластину, к которой нужно приварить вторую с расположенным на ней зарядом взрывчатого вещества. 
Пластины в момент взрыва устанавливаются не параллельно, а под небольшим углом друг к Другу. Энергия взрыва сообщает большую скорость верхней пластине и в результате удара пластин образуются зеркально-чистые поверхности и пластины соединяются.

Разработка процесса сварки взрывом находится в начальной  стадии, и поэтому трудно определить области применения этого способа. Однако уже сейчас сварку взрывом можно использовать для проката биметалла, т. е. металла, состоящего из двух слоев, при сварке заготовок и некоторых деталей из разнородных металлов.

Диффузионная  сварка. Диффузионная сварка осуществляется в твердом состоянии металла при повышенных температурах с приложением сдавливающего усилия к месту сварки.

Использование повышенных температур при диффузионной сварке позволяет уменьшить сопротивление  металлов пластическим деформациям. Вследствие этого имеющиеся в зоне действительного контакта выступы на металле деформируются при значительно меньших нагрузках, что облегчает сближение атомов металла на всей площади свариваемой поверхности.

Сварка металлов трением. Сварка металлов трением происходит в твердом состоянии при воздействии тепла, получаемого от трения поверхностей свариваемого изделия. Трение поверхностей осуществляется путем вращения или возвратно-поступательного перемещения свариваемых деталей, сжимаемых определенным усилием. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Специальные  методы сварки

На современном  этапе развития физики широкое применение в различных областях находит  энергия электронов. Свободные электроны  получаются в термоэлектрических катодах. В этих катодах металлы нагреваются  до таких температур, при которых  электроны приобретают скорость, достаточную чтобы покинуть металл и перейти в окружающее катод пространство.

Свободные электроны  под действием электрических  или магнитных полей могут  перемещаться и им могут быть сообщены большие ускорения.

Сущность процесса сварки электронным лучом состоит в использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в вакууме.

Электронный луч, используемый для сварки, получается в специальной электронной пушке. Электронная пушка представляет собой устройство, с помощью которого получают узкие электронные пучки с большой плотностью энергии. Пушка имеет катод , который нагревается до высоких температур.

Для увеличении энергии в луче после выхода, анода  фиксируются магнитным полем  в специальных магнитных линзах. Летящие электроны, сфокусированные в плотный пучок ударяются с большой скоростью о малую, резко ограниченную площадку на изделии 6; при этом кинетическая энергия электронов в следствии торможения в веществе превращается в тепло. Нагревая металл до очень высоких температур.

Для перемещения луча по свариваемому; изделию на пути электронов находится магнитная отклоняющаяся система, позволяющая устанавливать луч точно по линии сварки. Сварочный процесс ведется в глубоком вакууме, чтобы обеспечить полную безопасность работы установки.