Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Классному руководителю / Конспекты / План-конспект урока «Оборудование, техника и технология электросварки»
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Классному руководителю

План-конспект урока «Оборудование, техника и технология электросварки»

библиотека
материалов

ПЛАН КОНСПЕКТ УРОКА


Профессиональный модуль: ПМ. 02. Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях

МДК. 02.01. Оборудование, техника и технология электросварки

Тема 1.1. Основные сведения о сварке

Тема урока №1: Сварка: определение, сущность, классификация, преимущество перед другими способами соединения деталей.


Цели урока:

  • Ознакомление учащихся со структурой предмета и курса обучения;

  • Изучение содержания профессиональной характеристики и места профессионального модуля ПМ.01. в курсе обучения; значимость профессии в экономике России

  • Определение сущности, классификация сварки.

  • Сварка в древности

  • Виды сварки

Овладение обучающимися видом профессиональной деятельности (ВПД) Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях, в том числе профессиональными компетенциями и общими компетенциями:

  • ПК. 2.2 Выполнять ручную дуговую и плазменную сварку средней сложности аппаратов, узлов, конструкций и трубопроводов из углеродистых и конструкционных сталей, чугуна, цветных металлов и сплавов.

  • ПК. 2.6. Обеспечивать безопасное выполнение сварочных работ на рабочем месте в соответствии с санитарно-техническими требованиями и требованиями охраны труда

  • ОК 4 Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач ОК.2.Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем

  • ОК. 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.


Тип урока: вводное занятие, лекция, беседа, инструктирование


Оснащение урока: ФГОС нового поколения; рабочая программа; календарно-тематический план; журнал. Плакаты, мультимедийная презентация по теме урока, план конспект. Учебники: Г.Г.Чернышов Сварочное дело. Сварка и реза деталей. В.Н.Галушкина Технология производства сварных конструкций


1. ЧТО ТАКОЕ СВАРКА*?

  • Процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

На протяжении всего периода существования человека на Земле - в том числе, в каменном, бронзовом и железном веках - ему приходилось решать задачу соединения между собой двух или более отдельных частей в единое монолитное изделие, т. е. получать неразъёмные сварные соединения. По мере развития общества и создания новых конструкционных материалов со специальными свойствами, проблема получения сварных соединений со свойствами, близкими к свойствам этих материалов, становилась всё более сложной и актуальной.

Хорошо известно, что конструкционные материалы представляют собой агрегат атомов (ионов), находящихся во взаимодействии. Физические и прочностные характеристики твёрдых тел определяются расположением атомов (ионов) и химическими связями, действующими между ними.

Все твердые тела сопротивляются как деформации растяжения, так и деформации сжатия. Следовательно, между частицами твердого тела действуют как силы притяжения, так и силы отталкивания. При определенном расстоянии между частицами эти силы уравновешивают друг друга, что и соответствует равновесному состоянию кристалла.

В грубом приближении это может быть пояснено механической моделью (рис.1.1), представляющей собой два шарика, соединенных натянутым резиновым шнуром и сжатой спиральной пружиной. Шарики находятся в равновесии, так как сила натяжения шнура уравновешена расталкивающей силой сжатия пружины.

hello_html_m51f46ec2.png

Рис.1.1. Модель межатомных сил в твёрдом теле

На самом же деле картина значительно сложнее, так как силы взаимодействия между частицами тела находятся в более сложной зависимости от расстояния между ними, чем упругие силы. Теория и опыт показывают, что силы притяжения между частицами твердого тела проявляются уже при таких расстояниях, при которых силы отталкивания еще не сказываются. Те и другие силы возрастают с уменьшением расстояния между частицами, но силы притяжения возрастают значительно медленнее, чем силы отталкивания.

При образовании металлов атомы сближаются на расстояние 0,0002…0,0003 мкм, когда волновые функции валентных электронов перекрываются, и эти электроны получают возможность переходить от одного атома к другому, довольно свободно перемещаясь по всему объёму металла. Поэтому валентные электроны принято называть "коллективизированными", а связь, существующую между ионами, - металлической. Металлическую связь можно представить как связь, возникающую за счёт притяжения между

их"коллективизированными" электронами, оказывающими стягивающее

решёткой из положительно заряженных ионов и окружающими

деhello_html_m59941c54.png


Схема образования сварного соединения между двумя монокристаллами:

а - монокристаллы до сварки; б - монокристаллы после сварки; 1 - ион кристаллической решётки; 2 - граница сварного соединения



hello_html_m3944cd56.png

Модель контакта твёрдых тел по макроскопической волнистости (а) и микроскопической шероховатости (б) поверхностей


Образование межатомных связей при сварке


На протяжении всего периода существования человека на Земле - и даже в каменном, бронзовом и железном веках - ему приходилось решать задачу соединения между собой двух или более отдельных частей в единое монолитное изделие, т. е. получать неразъёмные соединения - сварные. По мере развития общества и создания новых конструкционных материалов со специальными свойствами проблема получения сварных соединений со свойствами, близкими к свойствам этих материалов, становилась всё более сложной и актуальной.


Хорошо известно, что конструкционные материалы представляют собой агрегат атомов (ионов), находящихся во взаимодействии. Физические и прочностные характеристики твёрдых тел определяются расположением атомов (ионов) и химическими связями, действующими между ними.


Все твердые тела сопротивляются как деформации растяжения, так и деформации сжатия. Следовательно, между частицами твердого тела действуют как силы притяжения, так и силы отталкивания. При определенном расстоянии между частицами эти силы уравновешиваются, что и соответствует равновесному состоянию кристалла. В грубом приближении это может быть пояснено механической моделью (рис. 1.1), представляющей собой два шарика, соединенных натянутым резиновым шнуром и сжатой спиральной пружиной. Шарики находятся в равновесии, так как сила натяжения шнура уравновешена расталкивающей силой сжатия пружины.




Рис. 1.1. Модель межатомных сил в твёрдом теле


На самом же деле картина значительно сложнее, так как силы взаимодействия между частицами тела находятся в более сложной зависимости от расстояния между ними, чем упругие силы. Теория и опыт показывают, что силы притяжения между частицами твердого тела проявляются уже при таких расстояниях, при которых силы отталкивания еще не сказываются. Те и другие силы возрастают с уменьшением расстояния между частицами, но силы притяжения возрастают значительно медленнее, чем силы отталкивания.


При соединении металлов атомы сближаются на расстояние 0,0002-0,0003 мкм, когда волновые функции валентных электронов перекрываются, и эти электроны получают возможность переходить от одного атома к другому, довольно свободно перемещаясь по всему объёму металла. Валентные электроны принято называть «коллективизированными», а связь, существующую между ионами, - металлической.


Для того, чтобы сварное соединение обладало теми же свойствами, что и свариваемые материалы, необходимо в зоне соединения (между свариваемыми поверхностями) сформировать такие же химические связи, как и в соединяемых материалах.


Для пояснения процесса образования сварного соединения рассмотрим схематически соединение двух монокристаллов с идеально чистыми и идеально ровными поверхностями (рис. 1.2).


Соединение таких монокристаллов (состояние а) в единое целое (состояние б) произойдёт, если сблизить их поверхности на расстояние равное или близкое параметру кристаллической решётки 0,0002-0,0003 мкм.




Рис. 1.2. Схема образования сварного соединения между двумя монокристаллами:

а - монокристаллы до сварки; б - монокристаллы после сварки; 1 - ион кристаллической решётки; 2 - граница сварного соединения


Сварка реальных твёрдых тел затрудняется рядом факторов. Реальные тела - поликристаллические. Они не имеют идеально чистых и идеально гладких поверхностей.


После механической обработки на поверхности металлов присутствует и макроскопическая, и микроскопическая геометрическая неоднородность - волнистость и шероховатость соответственно. Микровыступы располагаются на волнистой поверхности, шаг которой может составлять от 1000 до 10000 мкм, а высота микровыступов от нескольких микрометров (после шлифования) до десятков микрометров (после токарной и фрезерной обработки), что на несколько порядков больше параметра кристаллической решётки.


При сближении таких поверхностей их контактирование произойдёт не по всей поверхности, а лишь в отдельных точках (рис. 1.3).




Рис. 1.3. Модель контакта твёрдых тел по макроскопической волнистости (а) и микроскопической шероховатости (б) поверхностей


Задача соединения реальных поверхностей металлов в одно целое значительно осложняется и наличием на контактных поверхностях, помимо микровыступов, оксидов, адсорбированных газов, влаги, органических (жировых) загрязнений.


Образование металлических связей возможно при условии удаления с контактных поверхностей загрязнений (наиболее прочными из которых являются оксиды) и обеспечения сплошности физического контакта, т. е. при сближении свариваемых поверхностей на расстояние параметра кристаллической решётки по всей поверхности соединения.


При всех способах сварки соединяемые поверхности предварительно подвергают обработке, обеспечивающей удаление поверхностных загрязнений и определённую геометрию поверхности. Однако в атмосфере воздуха на очищенных поверхностях уже за 2,4*10-9 ч образуется мономолекулярный слой газа, поэтому, как бы ни очищали поверхности металла перед сваркой, они всегда оказываются покрытыми слоем оксида.


Наименьшую высоту микровыступов на свариваемых поверхностях обеспечивает их особо чистовое полирование, но и после такой трудоёмкой обработки высота микровыступов в сотни раз больше параметра кристаллической решетки. Поэтому образование сварного соединения (сближение свариваемых поверхностей, удаление оксидов и образование металлических связей) может происходить в процессе пластической деформации свариваемых поверхностей под действием приложенных сжимающих давлений или в процессе оплавления поверхностей с последующим самопроизвольным образованием общей сварочной ванны. Следовательно, все способы сварки можно условно разделить на сварку давлением и сварку плавлением.


Сварка давлением может осуществляться без подогрева (холодная сварка) и с подогревом. При холодной сварке необходима деформация более 90 %, в процессе которой происходит смятие микровыступов на свариваемых поверхностях и разрушение оксидных плёнок (рис. 1.4).




Рис. 1.4. Схема холодной сварки пластин:

а - исходное состояние; б - после сварки; 1 - свариваемые пластины; 2 - инструмент для передачи давления (пуансоны)


Подогрев свариваемых заготовок облегчает процесс сварки, и соединение происходит при значительно меньшей деформации (рис. 1.5).




Рис. 1.5. Схема сварки давлением с подогревом:

a - исходное состояние; б - после сварки; 1 - свариваемые заготовки; 2 - инструмент для передачи давления (пуансоны); 3 - нагреватель (индуктор)


При расплавлении металла в нём сохраняются связи между атомами (ионами). Сохраняются они и на межфазных границах твёрдый металл - жидкий, образовавшихся при плавлении кромок. Поэтому для формирования непрерывной межатомной связи достаточно образования общей сварочной ванны и, как следствие, исчезновения границы между соединяемыми поверхностями (рис. 1.6).




Рис. 1.6. Схема образования соединения при сварке плавлением: а - исходное состояние; б - после сварки;1 - свариваемые заготовки; 2 - сварной шов


Формированию сварного соединения могут препятствовать поверхностные загрязнения, прежде всего — оксиды. При этом оксиды могут растворяться в сварочной ванне (например, при сварке сталей, титана и др.) и загрязнять сварной шов кислородом. Если же оксиды тугоплавкие и нерастворимы в жидком металле, то они препятствуют сплавлению металла и образованию общей сварочной ванны (например, при сварке алюминия). В этом случае изыскивают приёмы, обеспечивающие разрушение и удаление оксидов в процессе сварки.


Таким образом, процесс сварки следует рассматривать как совокупность технологических приёмов (расплавление свариваемых поверхностей с образованием сварочной ванны, нагрев и деформация свариваемых заготовок и пр.) для установления межатомных связей на границах раздела соединяемых заготовок.


Следует отметить, что образование металлических связей между свариваемыми поверхностями — основной и необходимый этап формирования соединения, однако он не определяет конечные свойства полученных сварных соединений. Эти свойства зависят от ряда процессов, сопутствующих образованию межатомных связей - процессов, которые изменяют в зоне сварного соединения микроструктуру, химический и фазовый состав, и формируют внутренние напряжения, а также способствуют развитию деформации.


Наибольшие отклонения свойств сварного соединения от свойств основного металла наблюдаются при сварке плавлением, так как в этом случае металл нагревается, во-первых, неравномерно по всему объёму свариваемых заготовок и, во-вторых, до наиболее высокой температуры -температуры плавления.


При сварке давлением также могут происходить изменения фазового состава и микроструктуры свариваемых заготовок, так как металл может нагреваться выше температуры рекристаллизации и фазовых превращений. Но эти изменения не столь существенны, как при сварке плавлением.


Поэтому при рассмотрении процесса образования сварного соединения в условиях сварки плавлением (см. рис. 1.6) следует ознакомиться с закономерностями:

нагрева металла;

изменения химического состава металла сварного шва;

формирования структуры соединения;

образования внутренних (сварочных) напряжений, возникающих при неравномерном нагреве и способных вызывать деформации свариваемых конструкций и даже разрушение сварного соединения.


2. СВАРКА В ДРЕВНОСТИ

Из недр каменного века берут начало многие достижения человечества, в том числе и в области сварочной технологии.

Еще в глубокой древности при помощи каменного орудия из самородков золота, серебра, меди можно было обковывать пластинки, острые лезвия, скребки и т. п., которые для увеличения их размеров соединяли между собой. Нанося удары по сложенным вместе кускам металла, удавалось добиться их соединения. А это был уже один из видов сварки - сварка в холодном состоянии путём приложения деформирующих усилий. Способ холодной сварки совершенствуется до сих пор и находит эффективное применение в наше время.

За несколько тысячелетий до нашей эры некоторые племена научились добывать из руды медь. Но техникой литья они ещё не овладели и, чтобы изготовить крупное изделие из меди, им приходилось прибегать к сварке отдельных подогретых кусков металла. Подогрев металла до пластического состояния облегчал схватывание, а процесс соединения напоминал ковку. Поэтому он и называется кузнечной сваркой.

Появление нового материала - бронзы заставило древних умельцев приняться за разработку новых методов сварки. Дело в том, что бронза имела более высокую прочность, твёрдость, сопротивление истиранию по сравнению с медью. Однако её пластичность была значительно ниже пластичности меди. Поэтому сварка бронзы методом пластической деформации, даже с подогревом, не обеспечивала образования соединения. Вероятно, древние мастера не раз наблюдали, как перегретые капельки расплавленной бронзы, попадая на бронзовые пластины, иногда прочно "схватывались" с ними. Вот этим свойством - схватываться, привариваться - и воспользовался безвестный изобретатель литейной сварки, сущность которой заключалась в том, что зазор между соединяемыми заготовками заполнялся расплавленным металлом и деформирование сварного соединения происходило в твердожидком состоянии. Этим способом, вероятно, были изготовлены бронзовые сосуды высотой 310 мм с толщиной стенок всего 0,5…0,7 мм в Древней Греции.

В III…II тысячелетиях до н. э. в различных районах земного шара начали получать железо. При этом в некоторых случаях масса изделий намного превышала то количество металла, которое можно было получить за одну плавку по существовавшей тогда технологии. Наиболее ярким примером является знаменитый памятник в Индии - колонна (рис.2.1), выполненная из весьма чистого железа (99,97% Fe).

hello_html_21a84974.jpg


Рис.2.1. Железный "столб счастья" в г. Дели (Индия). По народному поверью, будет счастлив каждый, кто, прислонившись к этому столбу, охватит его руками

Колонна весит около 6,5 тонн, имеет высоту 7,3 м при диаметрах у основания 416 мм, а у верха - 295 мм и относится она к 415 г. н. э. А ведь вплоть до начала XIX века не было известно способов получения температур, достаточных для расплавления железа и литья изделий из него. Горение обыкновенной древесины создаёт температуру 1000…1100 0С, достаточную для плавления меди и её сплавов. Но чтобы выплавить чистое железо, нужна температура порядка 1550 0С. Нет печей и неизвестны методы создания такой температуры, причём понадобятся тысячелетия, прежде чем появятся технические возможности достижения её.

Одной из гипотез, объясняющей создание этой колонны, является применение кричного метода получения железа с последующей ковкой заготовок (кузнечной сваркой криц) в нагретом состоянии. Сначала в горнах при температурах порядка 1000 0С восстановлением железной руды древесным углем получали крицу, имеющую вид губчатой массы и состоящую из зёрен чистого железа и шлака. А затем крицу неоднократно проковывали в нагретом состоянии. При этом отдельные частицы железа соединялись - сваривались, образуя плотный металл. Такое железо называли сварочным. Для того, чтобы увеличить массу металла, отдельные заготовки разогревали до белого каления, складывали вместе и проковывали. Без кузнечной сварки железный век начаться не мог.

Высокого мастерства достигли кузнецы-сварщики в изготовлении орудий труда и оружия.

Множество железных мечей хранится в различных музеях мира. Удивительны по своей конструкции мечи I-II вв., найденные на местах бывших римских крепостей, поднятые с затонувших кораблей. Клинки мечей неоднородны по толщине и представляют собой чередующиеся в определённой последовательности слои твёрдой стали и мягкого железа. Такие мечи обладали высокой прочностью и к тому же были самозатачивающимися.

Современными методами металлографии установлено, что один из клинков имел одиннадцать слоёв. Такая работа требовала овладения всеми премудростями кузнечной сварки, огромного опыта, интуиции (о науке говорить было ещё рано). Многослойные тонкие клинки с дифференцированными свойствами можно считать вершиной кузнечной сварки.

В античные времена высокого экономического и общественного развития достигла Эллада. Кузнечное ремесло было в таком почёте, что, согласно греческой мифологии, им не погнушался заниматься один из олимпийских богов - Гефест, покровитель искусств и ремёсел.

В железном веке использовалась и такая технология получения неразъёмных соединений, как пайка.

Рано или поздно древние ювелиры должны были обнаружить, что для соединения металлов и сплавов методом заливки можно применять такие сплавы, которые плавятся при меньшей температуре, чем основной соединяемый металл. Так, стоило только в золото добавить медь или серебро, как образовывался сплав с меньшей, чем у исходных компонентов, температурой плавления. Спустя тысячи лет металловеды исследуют влияние составов сплавов на температуру их плавления, начертят диаграммы состояния всевозможных комбинаций металлов и, в частности, установят, что сплав 20% золота и 80% меди плавится при температуре 886 0С (тогда как температура плавления технически чистого золота 1064 0С, а меди - 1083 0С), сплав 70% серебра с 30% меди плавится при 780 0С (температура плавления чистого серебра 961 0С). Это свойство сплавов и было использовано для пайки.

Еще в египетских пирамидах археологи неоднократно находили предметы из золота и серебра, спаянные оловом. А в Помпее, погибшей при извержении Везувия, были обнаружены свинцовые водопроводные трубы, спаянные продольным швом.

Многие золотые украшения и предметы быта, найденные в скифских курганах, сделаны с помощью пайки (рис.2.2).

hello_html_7772996d.jpg
Рис.2.2. Золотая бляха из Сибирской коллекции Петра I

Своей поразительной красотой шедевры древнего искусства обязаны не только таланту художников, но и мастерству умельцев, осуществлявших пайку. Причём на многих изделиях даже невозможно заметить шов.

Кузнецы аланских племён, владевшие технологией кузнечной сварки стали и железа, в YIII…X вв. использовали для пайки деталей из бронзы, серебра и золота легкоплавкие свинцово-оловянистые припои.

Значительного успеха искусство металлообработки достигло в Киевской Руси в IX…XII вв. Уровень производства и обработки был достаточно высоким, чтобы изготавливать прекрасные ювелирные украшения (рис.2.3), вооружение и многочисленные орудия труда. Эти изделия отличались высоким качеством и чистотой сварных швов в местах соединений. Для изготовления мечей, наконечников копий применяли сталь и железо различных сортов. Часто из прочной стали делали только режущую кромку и наваривали на неё кузнечным способом сталь помягче. Кузнецы даже клеймили свои изделия, наваривая на металл буквы и знаки.

hello_html_70bb9a2.jpg
Рис.2.3. Ювелирные украшения: а - ожерелье; б - колты; в - браслет.
XII век, пайка

Развитие производительных сил, подъём экономики на Руси, освободительная борьба русского народа против монголо-татарского ига подняли на новую ступень кузнечно-сварочное дело. В 1382 году против орды хана Тохтамыша использовали ковано-сварные пушки, при изготовлении которых железную крицу расковывали в лист, а затем его скручивали на железной оправке в трубу. Взаимно перекрывавшиеся кромки листа сваривали внахлёстку продольным швом. Затем на эту трубу наворачивали ещё один или два листа, следя за тем, чтобы сварные швы не совпадали. Получалась часть ствола. Несколько таких многослойных частей заготовок соединяли между собой. При этом сопрягаемые концы заготовок предварительно отковывали в виде внутреннего или наружного конуса, что позволяло их затем соединить внахлёстку кузнечной сваркой (рис.2.4).

hello_html_ae0b42d.png
Рис.2.4. Схема элементов ствола пушки, получаемого кузнечной сваркой

В романе "Пётр Первый" выдающимся писателем и знатоком русской истории А.Н. Толстым достаточно точно и ярко описан процесс приварки лапы к шестисоткилограммовому якорю.

Для того, чтобы изготовить крупное изделие (вал, длинную полосу), требовалась крупная заготовка. Такие заготовки получали из пакета мелких листов. Пакет, скреплённый оболочкой, нагревали в печи и проковывали-сваривали, придавая форму бруса. При необходимости несколько таких брусков, в свою очередь, сваривали между собой.

В XIX в. в России расширялось применение электрического привода на промышленных предприятиях, наблюдался подъём транспортного строительства, промышленность владела передовой технологией производства паровозов, вагонов, пароходов, резко увеличился выпуск паровых котлов и паровых машин и т. п. В этот период кузнечная сварка достигла своей вершины. Кувалде молотобойца приходит на смену молот. Крупные детали обжимают гидравлическими прессами. Улучшились конструкции печей для нагрева свариваемых заготовок. Однако во многих отраслях такая сварка сдерживала производство. Она была трудоёмка, малопроизводительна, требовала создания громоздких печей и молотов, но главное - качество сварных швов было нестабильным и не удовлетворяло требованиям развивающейся техники: при большом числе свариваемых заготовок имели место дефекты - непровары, приводившие к расслоению металла и разрушению нагруженных деталей во время работы. Это было обусловлено тем, что основными технологическими параметрами процесса сварки являлись температура свариваемого металла и величина его деформации в зоне сварки (обусловленная ударами молота), которые трудно было выдерживать в требуемом достаточно узком диапазоне.

Широко применяемая в настоящее время сварка плавлением, когда происходит локальное расплавление свариваемых поверхностей, образование общей сварочной ванны с последующей кристаллизацией, требовала мощного источника тепла, способного локально расплавить металл. А такого источника тепла в то время не было.


3. ВИДЫ СВАРКИ


В зависимости от вида энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют НА ТРИ КЛАССА:



ТЕРМИЧЕСКИЙ, ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ И МЕХАНИЧЕСКИЙ.


  • К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением свариваемых поверхностей с использованием тепловой энергии. К этому классу относят такие виды сварки как дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная и др.

  • К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления: контактная сварка, диффузионная сварка и др.

  • К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления: холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка и др.



ВСЕ СПОСОБЫ СВАРКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА В ЗОНЕ СОЕДИНЕНИЯ МОЖНО РАЗДЕЛИТЬ НА ДВЕ БОЛЬШИЕ ГРУППЫ:

  • -сварка давлением (в твёрдой фазе), когда температура металла в зоне соединения не превышает температуру плавления свариваемых металлов;

  • - сварка плавлением (в жидкой фазе), когда металл в зоне соединения нагревается выше его температуры плавления

СПОСОБЫ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ МОЖНО КЛАССИФИЦИРОВАТЬ ПО:

1) характеру защиты свариваемого металла и сварочной ванны от окружающей атмосферы (с газовой, шлаковой, газошлаковой защитой);

2) степени автоматизации процесса сварки (ручная, механизированная и автоматическая);

3) особенностям введения теплоты (с непрерывным нагревом и импульсивным).

В настоящее время существует более 150 способов сварки, но наибольшее распространение получили способы сварки плавлением с использованием электрической дуги.



МЕТОДЫ СВАРКИ


Сhello_html_3f191603.jpgварка трением — образование сварного соединения при такой разновидности сварки давлением происходит при взаимном перемещении свариваемых изделий относительно друг друга при действии на них давления.

  • Последовательность образования сварного соединения:

  • Снятие оксидной пленки в результате действия сил трения.

  • Постепенный разогрев кромок до пластичного состояния, возникновение временного контакта и дальнейшее его разрушение, высокопластичный металл вытесняется из стыка.

  • Остановка вращения, образование сварного соединения.

  • На рисунке представлены схемы процесса сварки трением: 1 — свариваемые детали, 2 — вставка, 3— зона сварки. Теплота может выделяться при вращении одной детали относительно другой (схема а) или вставки между деталями (схемы б и в), при возвратно-поступательном движении деталей в плоскости стыка с относительно малыми амплитудами Д и при звуковой частоте (схема г). В процессе вращения детали прижимаются друг к другу постоянным или возрастающим давлением Р. Сварка завершается осадкой и быстрым прекращением вращения.

  • Разновидностью сварки трением можно назвать инерционную сварку — вращаемую деталь закрепляют в маховике, маховик раскручивают до определенной скорости, детали соединяют, маховик останавливают.

изготавливают в основном из меди и ее сплавов.

  • Точечная сварка

  • Тhello_html_7248ccc4.jpgочечная сварка — это один из видов контактной электросварки металлов. При точечной сварке, детали нагреваются электрическим током в месте контакта и сдавливаются (не во всех случаях). А основной тип соединения — нахлесточное сварное соединение, поэтому точечная сварка получила широкое распространение в автомобильной промышленности, при ремонте автомобилей, для изготовления штампованных конструкций.

  • На рисунке представлена схема точечной сварки. Свариваемые изделия 1 собираются внахлестку и усилием Fсв зажимаются между электродами 2, подводящими к месту сварки ток силы до нескольких десятков кА от источника энергии 3. Подается кратковременный импульс тока, в зоне контакта образуется область расплавленного металла 4. Во время нагрева металл пластически деформируется, в результате чего образуется уплотняющий поясок 5, который предохраняет расплавленный металл от выплеска и взаимодействия с атмосферным воздухом. Электроды для точечной сварки

  • Электрошлаковая сварка

  • Электрошлаковая сварка или сварка под флюсом в основном используют для соединения металлов толщиной более 16 мм, стали, чугуна, алюминия, меди, титана и их сплавов. Данный вид сварки относится к одним из самых производительных и экономичных. Из преимуществ электрошлаковой сварки можно выделить следующие: сварка за один проход металла практически любой толщины, сварка выполняется без снятия фасок кромок, для сварки можно использовать один или несколько электродов.

  • К недостаткам сварки под флюсом относятся: толщина металла должна быть более 16 мм, можно сваривать только вертикальные швы, в некоторых случаях необходима термообработка сварного соединения для придания нужных свойств.

  • Стыковая сварка

  • Стыковая сварка — это вид контактной сварки, при которой изделия свариваются в стык. Рассмотрим схему контактной сварки:.

  • Свариваемые изделия , которые закреплены в зажимах-электродах стыковой машины, сжимаются осевой силой Р. При включении сварочного трансформатора через заготовки протекает сварочный ток, который нагревает заготовки. Так как сопротивление контакта является наибольшим во вторичной цепи, наибольшее количество теплоты выделяется в месте контакта между заготовками — отсюда название способа.

  • Количество выделяемой теплоты Q при стыковой сварке определяется законом Джоуля-Ленца:
    Q=I²·R·t, где I — сварочный ток, R — сопротивление контакта, t — время протекания тока.

  • Из формулы следует, что эффективный нагрев места сварки можно получить при больших значениях сварочного тока. Сварочный ток при контактной сварке может достигать тысяч (в некоторых случаях десятков тысяч) ампер.


  • Контактная сварка

  • hello_html_m3e02c723.jpgКонтактная сварка — это один из термомеханических классов сварки, при котором сварное соединение образуется в результате нагрева свариваемых изделий и последующей пластической деформации места соединения под действием сжимающего усилия.

  • Основные способы контактной сварки — точечная, стыковая и шовная (роликовая) сварка. Английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) стал родоначальником сварки, впервые применив стыковую сварку в 1856 году. В 1877 российский ученый Бенардос предложил способы контактной шовной (роликовой) и точечной сварки. В том же 1877 в США Элиху Томсон самостоятельно разработал стыковую сварку и внедрил ее в промышленность. В России контактная сварка была внедрена в промышленность в 1936 году после наладки серийного выпуска контактных сварочных машин.


  • Аргонная сварка, применение аргонно-дуговой сварки

  • Аргонная сварка — это одна из разновидностей дуговой hello_html_6b01c104.jpgсварки, сварка неплавящимся электродом, обычно вольфрамовым, в среде инертных газов. В англоязычной литературе аргонно-дуговую сварку называют TIG-сваркой или GTAW-сваркой.

  • Сварочный электрод при сварке аргоном, зона вокруг сварочной ванны и дуга защищены от воздействия атмосферного воздуха инертным газом. Если необходимо, к переднему краю сварочной ванны подается присадочный материал.

  • В результате аргонно-дуговой сварки, полученные швы отличаются высоким качеством и чистотой. Шов не требует очистки, так как исключается вероятность попадания шлака в сварной шов.


  • Плазменная сварка

  • Плазма — это ионизированный газ, поток ядер и электронов, которые не связаны между собой. Чтобы оторвать все электроны от ядер, необходимо передать веществу большое количество энергии, либо нагреть его до высокой температуры, либо придать веществу ускорение и «ударить» обо что-нибудь.

  • В плазменной сварке используется плазменная дуга, которая характеризуется широким диапазоном регулирования ее технологических свойств и высокой температурой — до 30 000 °С.


самых технологичных методов сварки, по плотности мощности он не уступает электронно-лучевой сварке, но при этом не требует построения вакуумной камеры. Лазерную сварку проводят в среде защищенных газов или на воздухе. В отличие от электрической дуги и электронного луча, на лазерный луч не влияют магнитные поля — это обеспечивает более стабильное формирование сварочного шва.

  • Использование лазерной сварки обеспечивает небольшие деформации сварных конструкций и высокую технологическую прочность сварных соединений.



  • Пhello_html_4e507417.jpgлазма — это ионизированный газ, поток ядер и электронов, которые не связаны между собой. Чтобы оторвать все электроны от ядер, необходимо передать веществу большое количество энергии, либо нагреть его до высокой температуры, либо придать веществу ускорение и «ударить» обо что-нибудь.

  • В плазменной сварке используется плазменная дуга, которая характеризуется широким диапазоном регулирования ее технологических свойств и высокой температурой — до 30 000 °С.




  • Гhello_html_m5bf0c545.jpgазовая сварка или

  • газоплавильная сварка — сварка металлов плавлением с использованием смеси горючего газа и кислорода. В качестве горючего газа может применяться: чаще всего — ацетилен, водород, пропан, бутан, бензин, блаугаз.

  • Тепло, которое выделяется при плавлении рабочей смеси, плавит свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны. Количеством кислорода регулируется тип пламени, оно может быть восстановительным или окислительным.

  • Состав присадочных прутков для сварки газом выбирают в зависимости от состава основных металлов, а его диаметр от толщины основного металла.






Дуговая сварка — источником теплоты для нагрева и плавления металла в таком виде сварки является электрическая дуга, которая возникает между свариваемым металлом и электродом. Теплота электрической воздействует на кромки свариваемых деталей, электродный металл плавится — образуется сварочная ванна. При затвердении металла в сварочной ванне создается сварное соединение. Для создания электрической дуги используются специальные источники постоянного или переменного тока



МЕТОДЫ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ ПОЛУЧИЛИ ШИРОКОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ БЛАГОДАРЯ ИХ СЛЕДУЮЩИМ ПРЕИМУЩЕСТВАМ:

- возможность сварки в монтажных и цеховых условиях;
- разнообразие применяемых типов соединений;
- широкие возможности сварки конструкций различных габаритов;
- большой диапазон свариваемых толщин металла - от нескольких микрон, например, при сварке световым лучом, до 1 м и более - при электрошлаковой сварке;
- возможность сварки швов в любых пространственных положениях;
- возможность изменения химического состава и свойств наплавленного металла.


Закрепление нового материала

- Определение сварки

- Сущность сварки.

- История сварки.

- Классификация,.

- Виды сварки.

- Способы сварк.

- Методы сварки.


Самостоятельная работа:

Проработка учебной и специальной технической литературы.


Домашнее задание: Проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы: Г.Г.Чернышов Сварочное дело. Сварка и реза деталей. стр. 7-14. В.Н.Галушкина Технология производства сварных конструкций. Стр. 4-6, 26-36


Краткое описание документа:

План-конспект урока «Оборудование, техника и технология электросварки«Профессиональный модуль: ПМ. 02. Сварка и резка деталей из  различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положенияхМДК. 02.01.  Оборудование, техника и технология электросваркиТема 1.1.  Основные сведения о сварке Цели урока: -       Ознакомление учащихся со структурой предмета и курса обучения;-       Изучение содержания профессиональной характеристики и места профессионального модуля ПМ.01.  в курсе обучения; значимость профессии в экономике России-       Определение сущности, классификация сварки.-       Сварка в древности-       Виды сваркиОвладение обучающимися видом профессиональной деятельности (ВПД) Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях, в том числе профессиональными компетенциями и общими компетенциями:   ПК. 2.2 Выполнять ручную дуговую и плазменную сварку средней сложности аппаратов, узлов, конструкций и трубопроводов из углеродистых и конструкционных  сталей, чугуна, цветных металлов и  сплавов.   ПК. 2.6. Обеспечивать безопасное выполнение сварочных работ на рабочем месте в соответствии с санитарно-техническими требованиями и требованиями охраны труда   ОК 4 Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач ОК.2.Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем   ОК. 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.  
Автор
Дата добавления 05.06.2014
Раздел Классному руководителю
Подраздел Конспекты
Просмотров2581
Номер материала 122053060519
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх