Elektroschweißen im Bauwesen. Arten des Schweißens im Bauwesen
Zaitsev E. I., Nazim Ya. V., Busko M. V.
SCHWEISSARBEITEN
IM AUFBAU
VORLESUNGSNOTIZEN
Teil I
Diffusion" href="/text/category/diffuziya/" rel="bookmark">Diffusion des Metalls der zu verbindenden Teile. Beim Schweißen von Teilen aus verschiedenen Metallen können kontinuierliche Mischkristalle (Fe-Ni; Fe-Cr; Ni -Mn usw.) bilden können. ), Metalle können eine unvollständige gegenseitige Löslichkeit haben (Fe-Cu; Fe-Zn) oder sich praktisch nicht ineinander auflösen (Fe-Ag; Fe-Mg; Fe-Pb usw.). Zu beachten ist, dass im letzteren Fall Metalle erfolgreich geschweißt werden können.
Alle verfügbaren Schweißverfahren (mehr als 50) können nach der Methode zur Eliminierung von Faktoren, die eine interatomare Wechselwirkung verhindern, in zwei Gruppen eingeteilt werden:
1. Schmelzschweißen (in flüssiger Phase)
2. Druckschweißen (Festphase).
("3") Beim Schmelzschweißen wird das Metall der zu verbindenden Teile in der Schweißzone geschmolzen, geht in einen flüssigen Zustand über. Gleichzeitig wird auch das Füllmaterial aufgeschmolzen; so entsteht aus Grund- und Zusatzwerkstoff ein Schmelzbad (Abb. 1.1).
Dazu bedarf es keiner besonders gründlichen Vorreinigung der Metalloberfläche; Die Hitze schmilzt das Metall und die Oberflächenverunreinigungen, die im Schweißbad schwimmen.
Das aushärtende Metall der Schweißzone erfährt erhebliche Änderungen in seiner chemischen Zusammensetzung und Struktur und erhält die charakteristische Struktur eines Gussmetalls. Die Erwärmungstemperatur übersteigt die Schmelztemperatur des zu schweißenden Metalls erheblich, wodurch eine erhebliche Erwärmung beider Teile vermieden und die Schweißgeschwindigkeit erhöht wird.
Abhängig von der Heizquelle wird das Schmelzschweißen in fünf Haupttypen unterteilt: Lichtbogen, Gas, Thermit, Elektroschlacke und Elektronenstrahl.
Beim Lichtbogenschweißen erfolgt das Erhitzen und Schmelzen aufgrund der Hitze des elektrischen Schweißlichtbogens; mit Gas - die Verbrennungswärme von Gas oder Dämpfen flüssiger Brennstoffe wird genutzt; mit Thermit - die bei der Verbrennung der Thermitmischung freigesetzte Wärme; beim Elektroschlacke-Verfahren wird Schweißwärme durch Stromdurchgang durch die geschmolzene Schlackeschicht erzeugt; mit Elektronenstrahl - Erhitzen und Schmelzen des Metalls wird durch Wärme aus dem Elektronenbeschuss des Strahls des Metalls des Produkts erzeugt, das sich in einem Vakuum befindet.
Das Pressschweißen kann ohne vorheriges oder mit vorheriger lokaler Erwärmung der Teile durchgeführt werden (Abb. 1.2). In diesem Fall ändern sich die Zusammensetzung des Metalls und seine Struktur nicht. Diese Art des Schweißens erfordert eine sorgfältige Vorbereitung und Reinigung der zu verbindenden Oberflächen und erfordert die obligatorische Anwendung von Sedimentdruck. In diesem Fall ist die Stauchkraft umgekehrt proportional zur Erwärmungstemperatur der geschweißten Elemente. Je nach Art der lokalen Wärmequelle wird beim Schweißen unterschieden: Kontakt (elektrischer Widerstand), Thermitdruck, Gasdruck, Induktion (Elektropresse), Reibung und Vakuumdiffusion.
Jede Art des Schweißens ist in Methoden unterteilt, die sich in technologischen Merkmalen unterscheiden.
1.1.2. Löten
Dieser Prozess des Verbindens von Metallen nimmt eine Zwischenstellung zwischen Schweißen und Kleben ein. Die Verbindung erfolgt über ein relativ niedrig schmelzendes Metall, Lot genannt, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als der des zu verbindenden Metalls. Geschmolzenes Lot wird auf die gut gereinigten Kanten der Fügeteile aufgetragen, benetzt diese und bildet nach dem Aushärten eine Verbindung. Lot und die zu verbindenden Metalle sind sehr unterschiedlich, was zu starken Unterschieden im Lötprozess und in der Art der erhaltenen Verbindungen führt. Hauptsächlich Komponente Lote - Zinn, Kupfer, Silber.
Bei dieser Verbindungsmethode spielt die Fähigkeit des Lotes, das Grundmetall gut zu benetzen, eine wesentliche Rolle, d.h. die Haftung (Kleben) des Lotes auf dem Metall muss die Kohäsion (Adhäsion) der Lotpartikel übersteigen. Das Grundmetall schmilzt nicht. Flussmittel werden hier fast immer verwendet, um die Metalloberfläche von Oxiden und anderen Verunreinigungen zu reinigen und die Haftung von flüssigem Lot auf festem Metall zu verbessern.
Die Schicht aus geschmolzenem Lot hat praktisch keinen Scherwiderstand. Die Festigkeit der Verbindung tritt schlagartig ein, wenn das Lot erstarrt.
1.1.3 Bindung
Dies ist die vielseitigste Art der Verbindung harte Materialien aufgrund der molekularen Kohäsionskräfte. Es können Holz, Metalle, Kunststoffe, Beton, Glas, Gummi usw. sowie unterschiedliche Materialien (Metall + Holz; + Gummi, + Kunststoffe usw.) verklebt werden.
Zwischen die zu fügenden Teile wird der Klebstoff meist in flüssiger Form und seltener in Form von Pulver oder durch Erhitzen erweichten Platten eingebracht. Der Klebstoff in der Fuge härtet allmählich durch das Verdampfen von Lösungsmitteln, chemische Reaktionen oder Polymerisation aus. Das Kleben basiert fast ausschließlich auf Adhäsion, und in fast allen Fällen tritt der Klebstoff nicht mit dem zu verbindenden Material in Wechselwirkung. Die Bindungsfestigkeit ist ziemlich hoch, und bei richtiger Bindung tritt ein Versagen unter Belastung entweder im gebundenen Material oder in der Klebeschicht auf.
Der Vorteil dieser Art der Materialverbindung ist Einfachheit, niedrige Kosten und hohe Vielseitigkeit.
("4") Nachteilig ist die Festigkeitsabnahme bei Erwärmung, die Alterung von Klebstoffen, in einem relativen Maße kurzfristig Verringerung ihrer Stärke, die Empfindlichkeit einiger von ihnen gegenüber den Auswirkungen von Feuchtigkeit.
1.1.4. Kleben mit Zementen
Diese Art der Verbindung von meist nichtmetallischen Werkstoffen wird in der Bautechnik eingesetzt. Das Aushärten von Zementen, die Steine, Ziegel und Beton verbinden, erfolgt aufgrund chemischer Reaktionen. Zemente interagieren normalerweise mit dem gebundenen Material.
1.2. Entwicklung des Schweißens bei der Herstellung von Schweißkonstruktionen
Die verschiedenen Methoden und Arten des Schweißens, die es heute gibt, sind nicht gleichzeitig entstanden, einige davon waren der Menschheit schon in der Antike bekannt, andere wurden erst in jüngster Zeit bekannt.
Schon in der Bronzezeit erlernten die Menschen das Löten und Schweißen durch Schmelzen, das sogenannte Zwischengussverfahren. Auf diese Weise verbundene Muster von Gold-, Silber- und Bronzegegenständen sind Jahre alt.
Mit dem Aufkommen des Eisens begann sich das Schweißen in fester Phase oder das Druckschweißen in Form des sogenannten Schmiede- oder Herdschweißens rasant zu entwickeln. So geschweißte Produkte sind bis zu 3500 Jahre alt.
Ein großer Sprung in der Entwicklung des Schweißens ist mit dem Aufkommen neuer Wärmequellen zum Erhitzen von Metall verbunden: elektrischer Strom, Oxy-Fuel-Flamme, Thermit-Reaktion. Zuerst wurde eine elektrische Heizung verwendet.
Elektrischer Strom zum Erhitzen des Metalls während des Schweißens kann verwendet werden auf andere Weise. Das Lichtbogenschweißen ist hinsichtlich des Anwendungsbereichs und der industriellen Bedeutung die wichtigste Art des Schweißens, bei deren Schaffung und Verbesserung Wissenschaftler und Ingenieure unseres Landes eine herausragende Rolle spielen.
Die Begründer der Entdeckung des Schweißlichtbogens und seiner Anwendung zum Schweißen sind russische Wissenschaftler und Ingenieure und.
1802 erstmals eröffnet. Prof. Lichtbogen war lange Zeit mangels notwendiger Stromquellen in der Praxis nicht anwendbar. Erst 1849. Petrovs Lichtbogen leuchtete auf dem Admiralitätsturm und beleuchtete die Straßen von Petersburg.
Als talentierter Erfinder ist er der Begründer aller existierenden Verfahren des Lichtbogenschweißens sowie des Elektrokontaktschweißens. 1882 Er war der weltweit erste, der eine Lichtbogenentladung zum Verbinden und Trennen von Metallen durch die direkte Einwirkung von elektrischem Strom verwendete, d Batterie). ist der Autor aller Hauptarten des Lichtbogenschweißens, der heute am weitesten verbreiteten, und vieler anderer (~ 100) Erfindungen in verschiedene Gebiete Techniken: Schweißen mit einer Metallelektrode, auch unter Verwendung von Flussmitteln; Schweißen mit indirektem Lichtbogen, der zwischen zwei oder mehr Elektroden brennt; magnetische Lichtbogenkontrolle; Gasstrahlschweißen; elektrisches Widerstandspunkt- und Stumpfschweißen.
Schweißautomaten mit Kohleelektroden und Metall wurden erfunden. Die weitere Verbesserung des Lichtbogenschweißens ist mit dem Namen eines bedeutenden russischen Ingenieurs verbunden, der 1888. schlug ein Verfahren zum Schweißen mit einer Metallelektrode vor und konstruierte und baute erstmals spezielle Schweißgeneratoren. Seine Arbeit legte den Grundstein für die Entwicklung der Theorie der Schweißprozesse, insbesondere der metallurgischen Grundlagen des Lichtbogenschweißens.
Die Rückständigkeit des zaristischen Russlands erlaubte es nicht, die durch Erfindungen eröffneten Möglichkeiten zu nutzen und.
Erst nach der Großen Sozialistischen Oktoberrevolution fand das Lichtbogenschweißen breite industrielle Anwendung. Eine neue Etappe in der Geschichte des Schweißens beginnt 1929, als eine Resolution des Rates für Arbeit und Verteidigung über die Entwicklung der Schweißtechnologie angenommen wurde. Dieser Erlass ermöglichte die Schaffung einer materiellen und technischen Grundlage für die Entwicklung und Umsetzung fortschrittlicher Schweißverfahren in der UdSSR und den Beginn der Ausbildung von Schweißfachkräften.
BEIM Gebäudestrukturen Das Schweißen in der UdSSR wurde zum ersten Mal in Neubauten des Landes (Magnitogorsk und Kusnezk) weit verbreitet metallurgische Anlagen, Pflanze "Azovstal" usw.) in den Jahren. Schweißkonstruktionen wurden aus kohlenstoffarmen Stählen unter Verwendung von Elektroden mit stabilisierenden Beschichtungen hergestellt. Der Einsatz von Schweißen führte zu Einsparungen von 10-20 %. Zum Schweißen der Bewehrung wurde hauptsächlich das Widerstandsschweißen verwendet..doc/img7.gif" alt="1" width="100" height="24 src=">), dessen Beschichtungen auf säureartigen Erzen hergestellt wurden.
Ende der dreißiger Jahre vollzog sich eine radikale Wendung in der Entwicklung des Schweißens. Dank der herausragenden Arbeit des Akademikers und des Instituts für Elektroschweißen (IES) der Akademie der Wissenschaften der Ukrainischen SSR wurde das automatische Unterpulverschweißen in seiner entwickelt moderne Form. Seit 1940 In der UdSSR hat dieses Schweißverfahren industrielle Anwendung gefunden und ist dank seiner hohen technischen und wirtschaftlichen Indikatoren zum wichtigsten der mechanisierten Schweißverfahren geworden (IES hat eine Technologie zur Herstellung von Tankrollenrohlingen entwickelt). Bei der Verbesserung und Implementierung dieser Methode verdienen auch TsNIITMash, VNIIESO, Abteilungen für Schweißen UPI, LPI, Moskauer Staatliche Technische Universität, große Verdienste. Bauman und die führenden Fabriken des Landes; ausländische Firmen in den USA, England etc.
Die Entwicklung des Elektroschlackeschweißens (PWI, benannt nach Paton) hat den technologischen Prozess der Herstellung von Strukturen aus Metall mit großen Dicken erheblich verändert.
("5") Ende der vierziger Jahre fand das Schweißverfahren in einer Schutzgasumgebung industrielle Anwendung und Anfang der 50er Jahre - in Kohlendioxid basierend auf der Arbeit von NIAT, TsNIITMash, IES usw. Darüber hinaus andere Methoden und Methoden wurden Schweißen verbessert.
Die Entwicklung der Kernenergie und der Raketenwissenschaft erforderte die Verwendung neuer Sorten von Spezialstählen und Legierungen in Schweißkonstruktionen. Neue Schweißverfahren sind erschienen und werden eingeführt: Elektronenstrahl, Ultraschall, Diffusion im Vakuum, in einer kontrollierten Atmosphäre, Reibschweißen, Hochfrequenzströme usw. Fortschrittliche Verfahren zum Schneiden von Metallen haben eine intensive Entwicklung erfahren: Sauerstoff, Gas-Elektro , Gasfluss, Plasma usw.
Diese Periode ist durch die Entwicklung und Einführung von mechanisierten und automatischen Produktionslinien und -abschnitten für die Herstellung von Schweißkonstruktionen in der Industrie gekennzeichnet.
Freigabe von Schweißgeräten im Jahr 1962. im Vergleich zu 1958 um mehr als das Dreifache gestiegen und übertraf die Wachstumsraten der USA und Deutschlands. 1963 Der Mechanisierungsgrad der Schweißarbeiten im Bauwesen erreichte 22% und in der Bauindustrie 62,4%. Bis Ende 1970 der Mechanisierungsgrad der Schweißarbeiten im Bauwesen wurde auf 40 % erhöht.
1960 bei der Dnepropetrovsk ZMK ihnen. Babushkin, eine Produktionslinie für I-Träger, wurde in Betrieb genommen, sowie ein Abschnitt zum Montieren und Schweißen von Gastanks mit konstantem Volumen.
1.3 Eigenschaften der wichtigsten Schweißverfahren
1.3.1. Druckschweißen
Das Druckschweißen umfasst folgende Verfahren: Kaltschweißen, Ultraschallschweißen, Schmiedehornschweißen, Gasdruckschweißen (mit sequentieller Erwärmung oder gleichzeitiger Erwärmung), Elektrokontaktschweißen (Stoß-, Punkt-, Nahtschweißen), Induktionsschweißen (in Gegenwart eines Gases). Atmosphäre oder Diffusion im Vakuum), Thermitdruck usw.
a) Kaltschweißen. Zwei an der Verbindungsstelle gründlich gereinigte Bleche werden mit Unterlegscheiben gebördelt, die ein Ausbeulen während der Verformung ausschließen (Det. 1), dann werden Stempel ausgepresst solides Metall. In diesem Fall wird das Metall der Platten stark verformt und fließt in der Nähe der Grenzflächen. Die jugendlichen Oberflächen werden in Kontakt kommen und interatomare Kohäsionskräfte werden zwischen ihnen entstehen. Bei diesem Verfahren hängt der Umformgrad von den Eigenschaften des Metalls, den Eigenschaften der Oxidschichten und dem Umformschema sowie der Eindringtiefe der Stempel ab. Dieses Verfahren ist anwendbar für duktile Metalle (Al, Cu, Ag, Ni) mit Überlapp- und Stumpfstoß (Abb. 1.3).
b) Ultraschallschweißen. Die Zerstörung von Oberflächenoxidschichten und die Manifestation von interatomaren Kohäsionskräften kann bei lokaler Verformung von Oberflächen an der Kontaktstelle auftreten, wenn Ultraschallschwingungen in das Metall eingeleitet werden (Abb. 1.4).
Generator 1, der eine Frequenz von 8-15 kHz liefert, und Stempel 2 führen zur Zerstörung von Oxiden, zu einem gewissen lokalen Anstieg von T (~350 °C) und zum Verschweißen. So werden beim Punkt- und Nahtkontaktschweißen dünne Bleche (0,05-0,6 mm) oder dünne Bleche mit dicken Blechen verschweißt.
in) Schmieden und Schmiedeschweißen. Dies ist die älteste Methode, die heute nur noch eingeschränkt anwendbar ist. Nach dem Erhitzen des Metalls im Herd auf die Temperatur der Schweißwärme (°) wird der Schweißvorgang durch manuelles oder maschinelles Schmieden durchgeführt. Oxide werden mechanisch und durch Fluxen (für die restlichen) gereinigt - Borax Na2B4O7, Kochsalz NaCl, Flusssand SiO2.
G) Gasdruckschweißen. Das Prinzip des Gasdruckschweißens ähnelt dem Feuerschmiedeschweißen, bei dem gasförmige Brennstoffe zum Erhitzen der Flamme verwendet werden. Es erfolgt sowohl mit sequentieller Erwärmung von Abschnitt zu Abschnitt mit entsprechendem Schmieden oder statischem Verdichten (häufiger Längsnähte, Gasflamme T = 1800 ° C) als auch mit gleichzeitiger Erwärmung des Querschnitts der zu schweißenden Elemente und deren anschließender gleichzeitige Verdichtung (Rundnähte, Acetylen-Sauerstoff-Flamme, T =3000°C).
e) Elektrisches Kontaktschweißen. Dieses Schweißverfahren ist eines der wichtigsten und wird hauptsächlich in der Massenproduktion eingesetzt. Serienproduktion die gleiche Art von Produkten. Dieses Verfahren basiert auf dem Erhitzen des Metalls mit einem durchfließenden Strom. Die im Metall freigesetzte Wärmemenge wird durch das Joule-Lenz-Gesetz bestimmt:
Q=0,24 I U t=0,24 I2 R t,
wobei Q die Wärmemenge ist, cal; I - Stromstärke, A; U ist Spannung, V;
R – Widerstand, Ohm; t – Zeit, Sek.
(„6“) Bei einer Reihenschaltung wird im Bereich des höheren Widerstands (Berührungspunkt der Teile) auch eine größere Wärmemenge freigesetzt. Durch Auswahl der geeigneten Leistung für verschiedene Teile ist es möglich, deren schnelles Erhitzen (0,003÷10 Sek.) und Schweißen durch anschließendes Zusammendrücken sicherzustellen. Gleichzeitig ist es aufgrund der hohen elektrischen Leitfähigkeit und des geringen spezifischen Widerstands von Metallen erforderlich, große Ströme zu verwenden - bis zu mehreren Tausend, sogar Zehntausend Ampere bei sehr niedriger Spannung (U = I R, U ≈ 2- 6 Volt). Normalerweise wird Wechselstrom unter Verwendung von Leistungsabwärtstransformatoren mit einem Regler verwendet.
Das Kontaktschweißen wird in mehrere Typen unterteilt, und der elektrische Teil der Maschine ist in allen Fällen ungefähr gleich. Die Hauptmethoden: Stumpf-, Punkt- und Nahtkontaktschweißen sowie Relief.
Stumpfschweißen Es wird nach zwei Schemata durchgeführt: Widerstandsschweißen und Blitzschweißen. Beim Widerstandsschweißen werden die zu schweißenden Teile 1 koaxial in die festen (2) und beweglichen (3) Vorrichtungen der Maschine eingespannt. Unter einem gewissen Druck werden sie miteinander in Kontakt gebracht und die Einbeziehung des Transformators (4) durch das Schütz (Leistungsschalter) 5 stellt sicher, dass der Stromkreis geschlossen ist. Nach dem Erhitzen auf Schweißtemperatur (Schweißwärme) steigt der Druck auf Sedimentdruck an - es kommt zu einer plastischen Verformung des erhitzten Metalls zum Schweißen (Abb. 1.5).
Beim Abbrennschweißen wird Spannung an die Teile angelegt, wenn zwischen ihnen ein Spalt besteht. Bei langsamer Annäherung der Elemente 1 kommt es zu Kontakten zwischen einzelnen Punkten der Enden, die zum Aufschmelzen der gesamten Oberfläche führen. Im richtigen Moment schaltet der Schütz 5 den Strom ab und die erhitzten Oberflächen werden gequetscht. In diesem Fall wird das geschmolzene Metall herausgedrückt und die festen (im plastischen Zustand) erhitzten Volumina des Metalls werden verschweißt. Stangen, Rohre, Bänder, Schienen, Kettenglieder etc. werden auf diese Weise verschweißt.
Punktschweißen. Es wird für die Verbindung von Details mit einer Überlappung t ≤ 5-6 mm verwendet. Die Teile werden zwischen zwei Elektroden mit konvexer Oberfläche bis zum Kontakt geklemmt, der Transformator wird mit einem Schütz eingeschaltet; Das Metall wird durch die freigesetzte Wärme erhitzt und bildet den Kern des Gussmetalls. Der Strom wird abgeschaltet, der Druck erhöht, nach dem Erstarren des flüssigen Metalls kommt es im Bereich der Gussstelle zu einer Verschweißung (Abb. 1.6).
Nahtverschweißung. Im Prinzip wird es wie ein Fleck ausgeführt und bietet dicht-starke hermetische Nähte. Dies wird erreicht, indem nacheinander eine Anzahl von Punkten mit teilweiser Überlappung mit dem nächsten Punkt des vorherigen gesetzt wird. Die Elektroden sind in Form von Rollen ausgeführt, die während der Drehung die zu schweißenden Elemente zwischen sich ziehen, und das periodische Einschalten des Stroms führt zu einem sequentiellen Schweißen von Punkten.
e) Induktionsschweißen. Dabei wird das Metall durch hochfrequente Ströme mit einem speziellen, der Form des zu erwärmenden Teils angepassten Induktor auf Schweißtemperatur erwärmt. Mit Hilfe der Induktionserwärmung wird das Metall zum Schmelzen erhitzt und das Schmelzen durchgeführt, aber in der Praxis ist es erforderlich, Sedimentdruck aufzubringen, wenn die Temperatur der Schweißhitze erreicht ist (Abb. 1.7).
g) Vakuumdiffusionsschweißen. Wird zum Schweißen reaktiver Metalle verwendet. Zum Schutz vor O2-Exposition; N2-Luft Vakuumkammern mit einem Vakuum von mmHg anwenden. Kunst. Nach Erreichen eines solchen Vakuums wird eine Induktionserwärmung durchgeführt und ein Sedimentdruck angelegt.
h) Thermit-Schweißen. Als Thermite bezeichnet man pulvrige oder körnige Gemische, die aus einem Metall mit hoher Bildungswärme des Oxids (Al, Mg) und einem Metalloxid mit geringerer Bildungswärme (Fe, Cu - Oxide) bestehen. Das bekannteste Thermit ist Al und Eisenzunder Fe3O4.
Beim Verbrennen ergibt die Mischung reduziertes Eisen und Aluminiumoxid, das unter Freisetzung einer großen Wärmemenge auf T \u003d 3000 ° C erhitzt wird.
3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe+Q.
1 kg der Mischung gibt bei der Verbrennung 750 kcal Wärme ab. Das zu schweißende Produkt wird geformt und erhitzt, bis die Rotglut einsetzt, bei gleichzeitiger Kalzinierung der Form. Das Thermitgemisch wird in einem Tiegel verbrannt und nach dem Absetzen wird die Schmelze in zwei Schichten geteilt: die untere ist flüssiges Eisen, die obere flüssige Schlacke, hauptsächlich aus Al2O3. Das geformte Produkt wird mit dieser Schmelze gegossen, wobei die Kanten der Produkte geschmolzen, mit Metall aus dem Tiegel verschmolzen (Schmelzschweißen) oder nur ihre Kanten auf Schweißwärme erhitzt und durch Zusammendrücken der erhitzten Teile verschweißt werden (Druckschweißen). Manchmal werden dem Tiegel Zusatzstoffe zugesetzt: zum Beispiel Ferromangan. Schienen, Stahlrohre, Gusseisenteile werden auf diese Weise geschweißt.
1.3.2. Schmelzschweißen
Beinhaltet die folgenden Methoden: Gasschweißen, Lichtbogen, Elektroschlacke, Elektronenstrahl usw.
1) Gasschmelzschweißen. Bei dieser Methode ist die Wärmequelle eine Hochtemperaturflamme aus brennbaren Gasen, von denen die Acetylen-Sauerstoff-Flamme die höchste Temperatur (über 3000 ° C) liefert (Abb. 1.8, a).
Durch lokales Erhitzen durch eine konzentrierte Flamme können die Kanten der beiden Teile geschmolzen werden, wodurch ein Bad entsteht. Wenn sich die Flamme entlang der Fuge bewegt, schmilzt das Metall darunter und hinter der Flamme (aufgrund der Abkühlung) verfestigt es sich und bildet eine Schweißnaht zwischen den Teilen. Mit dem entsprechenden Modus ist es möglich, die erforderliche Durchdringung des Metalls und des Arbeitsabschnitts der Schweißnaht zu erreichen. Um eine gleichmäßige Festigkeit der Verbindung zu gewährleisten, ist ein Durchdringen des Metalls erforderlich. Daher werden bei einer großen Dicke der Bleche die Kanten zum Schweißen bearbeitet und das Rillenvolumen mit geschmolzenem Füllmaterial in Form eines Stabes gefüllt. das beim Schweißen in die Flamme geführt wird und mit dem Grundwerkstoff aufschmilzt.
2) Lichtbogenschweißen. Beim Lichtbogenschweißen wird das Metall durch einen Schweißlichtbogen erhitzt. Bei einem stabilen Langzeitstromfluss durch einen ionisierten Gasspalt zwischen zwei an eine Stromquelle angeschlossenen Elektroden wird Wärme- und Lichtenergie freigesetzt (Abb. 1.8.b).
("7") Die durch den Lichtbogen entwickelte Temperatur ist sehr hoch (°C) und übersteigt den Schmelzpunkt verschiedener Konstruktionsmaterialien erheblich. Die Lichtbogenentladung zum Schweißen von Metallen wird in verschiedenen Formen ihrer Verwendung verwendet.
Schweißen mit einem unabhängigen Lichtbogen. Es wird durch Erhitzen des Metalls mit einem Lichtbogen durchgeführt, der zwischen 2 oder 3 nicht verbrauchbaren Elektroden brennt, die an verschiedene Pole der Quelle angeschlossen sind. Das Produkt ist nicht in den Stromkreis eingebunden und der Lichtbogen brennt unabhängig vom zu schweißenden Produkt. Die erhitzten Gase der Lichtbogensäule kommen mit der Metalloberfläche in Kontakt, erhitzen und schmelzen diese. Der Lichtbogen wirkt auf das Produkt wie eine Gasschweißflamme und der Schweißvorgang selbst wird auf die gleiche Weise durchgeführt. Das Schweißen erfolgt sowohl ohne Zusätze als auch unter Zugabe eines Zusatzes, der in Form eines Stabes in den Lichtbogen eingebracht wird (Abb. 1.9).
WIG-Schweißen wird durchgeführt, wenn das zu schweißende Werkstück in den Lichtbogenkreis eingeschlossen ist und einer seiner Pole ist und der zweite Pol eine nicht verbrauchbare Elektrode (Kohlenstoff, Graphit oder Wolfram) ist. Durch die Hitze des Lichtbogens wird sowohl das Produkt als auch der Zusatzwerkstoff geschmolzen. Die Effizienz des Schweißens auf diese Weise ist viel höher als bei der vorherigen Methode. Die Methode hat eine ziemlich breite Anwendung.
Schweißen- der Prozess der Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung durch Herstellung intermolekularer und interatomarer Bindungen aufgrund der gegenseitigen Diffusion von Molekülen und Atomen der zu verbindenden Teile.
Das Schweißen erfolgt durch Erwärmung oder plastische Verformung durch mechanische Einwirkung auf die Moleküle und Atome in der Verbindungszone oder beides zusammen.
1.Klassifizierung nach physikalischen Eigenschaften.
Die Schweißklasse wird durch die zum Schweißen verwendete Energieform bestimmt. Thermal Klasse basiert auf der Nutzung von Wärmeenergie. Mechanische Klasse - mechanische Energie. Therm mmechanisch Klasse - Wärmeenergie und Druck werden verwendet.
In jeder Klasse wird das Schweißen entsprechend der Energiequelle in Typen eingeteilt. Die Wärmeklasse ist die folgenden Arten: Lichtbogen, Gas, Elektroschlacke, Plasma usw.
Zu mechanische Klasse umfassen: Reibschweißen (für Kunststoffe), Sprengen, Kaltpressen (für spezielle Kunststoffarten). Die thermomechanische Klasse umfasst: Kontakt, Extrusion, Schmieden usw.
2.Einteilung nach Automatisierungs- und Mechanisierungsgrad: Lichtbogenschweißen kann manuell, mechanisiert (halbautomatisch), automatisiert, automatisch sein.
3.Klassifizierung nach technologischen Merkmalen: Kontaktschweißen kann Stumpf-, Punkt-, Nahtschweißen sein.
4.Klassifizierung nach Metallschutzgrad in der Schweißzone: Schweißen unter Schutzgas, im Vakuum, Unterpulver, Flussmittel.
28. Maßnahmen zur Reduzierung von Schweißeigenspannungen und Verformungen.
Eigenspannungen werden Eigenspannungen von Schweißkonstruktionen genannt, die nach dem Abkühlen auftreten.
Bleibende Verformungen sind Verformungen, die nach dem Abkühlen auftreten.
Ursachen für Restverformungen und -spannungen sind die ungleichmäßige Schwindung der Fügeteile beim Abkühlen.
Maßnahmen zur Reduzierung von Spannungen und Verformungen:
hoher Urlaub - Erhitzen der Struktur auf eine Temperatur von 300-350 ° C und langsames Abkühlen. Das ist das meiste effektive Methode, ermöglicht es, bis zu 80 % der Spannungen und Verformungen zu reduzieren.
Lokales Anlassen - Erhitzen der Zone der Schweißverbindung auf 200-250 ° C und langsames Abkühlen.
Thermisches Richten - Erhitzen des verformten Bereichs auf 200-250 ° C und mechanische Einwirkung.
Erstellen Sie vorläufige Verformungen, die umgekehrt zu den erwarteten sind.
Verwendung von Mindeststegen und Nahtdicken.
Regulierung der Schweißwärmezufuhr
Aufmaße für übergroße Werkstücke um den Betrag der zu erwartenden Verformung erstellen
Rationelle Montage- und Schweißtechnik
Schweißen von Dünnblechkonstruktionen an starren Rahmen.
29. Fehler in Schweißnähten und ihre Ursachen.
Mängel es gibt offensichtliche und verborgene, bedeutsame und unbedeutende, entfernbare und unentfernbare.
Ein Mangel ist jede einzelne Nichteinhaltung der Schweißparameter mit den behördlichen Anforderungen.
Arten von Mängeln:
Verletzung der Form der Naht: Überdicke, übermäßige konvexe Kehlnähte, übermäßige Konkavität, Unterdicke. Ursachen: geringe Qualifikation des Schweißers, Verletzung der Schweißgeschwindigkeit, falsche Elektrodenzuführung.
Unterschnitt - eine Aussparung an der Grenze zwischen Schweißgut und Grundwerkstoff. Führt zu Stresskonzentration. Ursachen: falsche Elektrodenführung, hoher Strom.
Mangelnde Durchdringung - das Fehlen einer durchgehenden Verbindung zwischen dem Schweißgut und dem Grundmetall. Jene. flüssiges Metall fließt in den Spalt zwischen den Teilen und das Grundmetall schmilzt nicht. Ursachen: unzureichende Einschmelztiefe, schwache Stromstärke, schnelle Elektrodenführung, geringe Qualifikation des Schweißers.
Zuflüsse - Austritt von flüssigem Metall auf das Grundmetall oder eine zuvor hergestellte Schweißraupe. Ursachen: langsame Elektrodenbewegung, überschüssiges Schweißgut.
Burn - ein lokales Durchgangsloch in der Verbindung. Ursachen: großer Strom, großer Elektrodendurchmesser.
Burnout - Oxidation des Schweißgutes und der Wärmeeinflusszone. Ursachen: hoher Strom, lange Lichtbogenlänge.
Risse sind kalt und heiß. Kaltrisse treten nach vollständiger Abkühlung auf. Heiß - beim Abkühlen. Ursachen: Härtungsphänomene, ein kleiner Temperaturbereich der Sprödigkeit, eine Abnahme der Fähigkeit zur plastischen Verformung.
Porosität - das Vorhandensein von Gasblasen im Schweißgut und Rauheit auf der Oberfläche. Die Dichtheit der Nähte ist gebrochen. Ursachen: Vorhandensein von Feuchtigkeit auf dem Metall und den Elektroden.
Schlackeneinschlüsse sind Reste von Partikeln einer feuerfesten Schutzschicht von Elektroden und Oxiden im Schweißgut. Reduziert die Nahtfestigkeit.
Häufige Fehlerursachen: geringe Qualifikation des Schweißers, Verletzung der Schweißtechnik, schlechte Qualität der Schweißmaterialien.
ABSCHNITT 4. SCHWEISSVERBINDUNGEN
Konstruktionen
Regeln für die Verwendung von Profilen im Bauwesen
1. Bei der Konstruktion von Stahlkonstruktionen sollte jedes Element und das gesamte Objekt aus der minimal erforderlichen Anzahl verschiedener Profile zusammengesetzt werden.
2. Ecken, T-Stücke, Leisten gleicher Nenngröße, aber unterschiedlicher Dicke, die in einem Sendeelement verwendet werden, müssen bei gleichnamigen Profilen einen Dickenunterschied von mindestens 2 mm aufweisen.
3. Die Verwendung gleicher Profilabmessungen aus unterschiedlichen Stahlsorten in einem Versandelement ist nicht zulässig.
4. Die Verwendung von Profiltafeln gleicher Nennhöhe, aber unterschiedlicher Dicke in einem Objekt ist nicht zulässig.
Schweißverbindungen sind die Hauptverbindungsart in Bauwerken. Bei der Konstruktion von Konstruktionen mit Schweißverbindungen muss der Einsatz von Hochleistungskomponenten vorgesehen werden wirksame Typen Schweißen, was die Zuverlässigkeit von Schweißverbindungen und die Arbeitsproduktivität erhöht.
Metallschweißen bezeichnet den technologischen Prozess der Bildung einer integralen Verbindung von Strukturteilen durch lokales Schmelzen oder gemeinsame plastische Verformung im Bereich der Verbindung dieser Teile, begleitet von der Diffusion von Atomen. Als Ergebnis des Schweißens tritt eine starke Haftung auf, basierend auf interatomarer Wechselwirkung in angrenzenden Teilen der Teile.
Das Schweißen ermöglicht eine einfache konstruktive Formgebung der Verbindung, spart gegenüber anderen Verbindungsarten (z. B. Schraubverbindungen) Metall ein und ermöglicht den Einsatz leistungsfähiger mechanisierter Fertigungsverfahren. Schweißverbindungen haben die Eigenschaft der Gas- und Wasserdichtigkeit, was für Blechkonstruktionen zur Speicherung von Gasen oder Flüssigkeiten (Tanks, Gasbehälter, Rohrleitungen) wichtig ist.
Bei der Konstruktion von Schweißkonstruktionen ist jedoch zu beachten, dass der Schweißprozess als starker Energieprozess Änderungen in den Eigenschaften des ursprünglichen Metalls einführt. In einer Schweißverbindung entstehen Zonen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung des Metalls, unterschiedlicher Struktur, unterschiedlich mechanische Eigenschaften. Mögliche Defekte in Schweißverbindungen (Poren, Hinterschneidungen usw.) führen ebenfalls zu einer Inhomogenität der Verbindung.
Alle diese Umstände werden bei der Konstruktion von Konstruktionen durch die Verwendung von Schweißzusätzen entsprechend den Eigenschaften des Grundwerkstoffs und den Arbeitsbedingungen (Temperatur Umfeld während der Herstellung und des Betriebs, Art der Beanspruchung - statische Belastungen oder zyklische usw.), Auswahl des Schweißmodus sowie Zuordnung spezieller Koeffizienten der Schweißverbindung.
Derzeit werden Verfahren wie Elektronenstrahl-, Plasma-, Laser- und andere Schweißarten eingeführt. Die Plastizität der im Bauwesen verwendeten Materialien, die Abmessungen der Strukturelemente und die Art der äußeren Einflüsse auf die Strukturen ermöglichen es, im Bauwesen hauptsächlich das Lichtbogenschweißen, seltener das Gas- und Kontaktschweißen, einzusetzen.
Lange Nähte in Bauwerken (Rundnähte von Trägern, Stützen etc.) werden werkseitig durch automatisches UP-Schweißen ausgeführt. Das Flussmittel schützt das Produkt vor schädliche Auswirkungen Umgebung auf der Metallverbindung. Gleichzeitig werden zwei Arbeitsbewegungen mechanisiert: Vorschub
Elektrodendraht und die relative Bewegung des Lichtbogens und des Produkts. Zu den Nachteilen des automatischen Schweißens gehört die Schwierigkeit, Nähte in einer vertikalen und Überkopfposition herzustellen, was seine Verwendung für die Installation einschränkt.
Kurze Nähte(Schweißen von Rippen, Schweißen von Knoten in Gitterstrukturen) erfolgt durch halbautomatisches Schweißen. Dabei wird der Schweißelektrodendraht automatisch zugeführt und der Lichtbogen manuell am Produkt entlang geführt. Das halbautomatische Schweißen von Stahlkonstruktionen wird häufig in einer Schutzgasumgebung (Kohlendioxid) durchgeführt. Weniger verbreitet ist das Fülldrahtschweißen.
In einigen Fällen wird manuelles Schweißen mit hochwertigen Elektroden verwendet, d.h. mit Qualitätsbeschichtung (Dickbeschichtung). Beim Lichtbogenhandschweißen werden beide Hauptarbeitsbewegungen – das Zuführen des Elektrodendrahts und die Bewegung des Lichtbogens entlang des Produkts – manuell ausgeführt.
Das Lichtbogenhandschweißen ist vielseitig und weit verbreitet, da es in jeder Position durchgeführt werden kann. Zu den Nachteilen des manuellen Schweißens gehören eine geringere Eindringtiefe des Grundwerkstoffs, eine geringere Prozessproduktivität aufgrund des relativ niedrigen Werts des aufgebrachten Schweißstroms sowie eine geringere Stabilität des manuellen Prozesses im Vergleich zum automatischen UP-Schweißen.
Elektroschlackeschweißen- eine Art Schmelzschweißen; Diese Art des Schweißens eignet sich für vertikale Stumpfnähte von Metall mit einer Dicke von 20 mm oder mehr. Der Schweißvorgang erfolgt mit einem blanken Elektrodendraht unter einer Schicht aus flüssiger Schlacke, das Schweißbad wird von den Seiten durch Kupferschieber geschützt, die eine Naht bilden, die durch fließendes Wasser gekühlt wird. Die Nahtqualität ist sehr hoch.
Badezimmer schweißen- eine Art Elektroschlacke, die in einigen Fällen beim Schweißen von Bewehrungen mit großer Dicke in Stahlbetonkonstruktionen verwendet wird.
Als Schweißen bezeichnet man das Herstellen einer dauerhaften Verbindung von Metallen mit Hilfe eines Lichtbogens. Auf diese Weise werden ein oder mehrere Teile zusammengesetzt.
Heute wird das Schweißen in der Industrie und im Bauwesen eingesetzt. Schweißarbeiten können überall, in verschiedenen Klimazonen, unter Extrembedingungen durchgeführt werden Wetterverhältnisse. Vom Weltraum bis zum Schweißen von Unterwasserobjekten.
Kann ich mir nicht vorstellen moderne Produktion ohne Schweißen - zu viel wurde mit dieser Technologie geschaffen. Von der Garage bis zur großen Flugzeugfabrik, vom Wasserkocher bis zum Flugzeug, überall wird oder wurde die eine oder andere Art von Schweißverbindung verwendet.
Jedes Jahr werden neu aufkommende Technologien zum Erstellen von Nähten eingeführt. Werkstoffverbindungstechnologien werden immer fortschrittlicher. Wenn man etwas Neues schafft, muss man sich oft an das vergessene Alte erinnern.
Ein anschauliches Beispiel dafür sind die heutigen Nachrichten über die Wiederherstellung zuvor verlorener Technologie im Kazan Aviation Plant, ELU-24. Diese Art des Schweißens ermöglicht das Schweißen von monolithischen Platten aus einer Titan-Magnesium-Legierung mit variabler Dicke. Ein einzigartiges, sehr hochtechnologisches Schweißen, das für den Bau von Flugzeugzellenstrukturen in der Flugzeugindustrie verwendet wird.
Schweißmaschinen werden für normale Bürger immer zugänglicher. Im Moment sind sie sogar unter Laien weit verbreitet. Viele Privathäuser, Garagen haben Geräte zum Schweißen, kleinere Arbeiten.
Die große Nachfrage hat zu einem großen Angebot geführt – das Angebot an Schweißgeräten auf dem Markt ist einfach riesig. Vom Semi-Profi bis zum Haushalt.
Hauptarten des Schweißens
Die wichtigsten Arten des Schweißens, die häufigsten:
- Handbuch;
- automatisch;
- Argon.
Natürlich sind dies nicht alle möglichen Technologien, aber einige der weit verbreiteten.
Jede Schweißart hat ihre Vor- und Nachteile. Seine Feinheiten und Nuancen. Jeder Typ erfordert die eine oder andere Ausrüstung, Verbrauchsmaterialien.
Manuelles Lichtbogenschweißen
Das am häufigsten verwendete, gemeinsame Schweißen. Aufgrund der langjährigen Nutzung sind die Technologien ausgereift, daher universell einsetzbar. Der Schweißprozess erfolgt mit einer Standardelektrode.
Seine Vorteile - es kann in jeder Position arbeiten, es erleichtert das Schweißen an schwer zugänglichen Stellen. Wird oft im Bauwesen verwendet. Eine große Auswahl an handelsüblichen Elektroden ermöglicht das Schweißen verschiedene Marken werden. Einfacher Transport der Ausrüstung.
Nachteile - geringe Leistung. Die Qualität der Schweißnähte hängt vollständig von der Qualifikation des Schweißers ab, der die Arbeit ausführt, was ein wenig vorhersehbarer Faktor ist.
Argonschweißen
Das Schweißen einer Naht mit Argon wird als Argonschweißen bezeichnet. Mit Inertgas können Sie Schweißverbindungen mit abschmelzenden Elektroden herstellen. Es ist ein bequemes Schweißen beim Verbinden von legierten Stählen. Auch zum Schweißen von Buntmetallen geeignet.
Mit Hilfe von Argon wohlgeformt Schweißnähte Nutzung der Möglichkeit, die Eindringtiefe von Materialien zu kontrollieren.
Das Argonschweißen wird in der Regel maschinell durchgeführt. Speziell zum Verbinden von nicht drehbaren Rohrverbindungen.
Der Hauptnachteil dieses Typs ist die geringe Produktivität des manuellen Modus. Automatik ist nicht immer möglich, insbesondere bei unterschiedlich orientierten Kurznähten.
Halbautomatisches Schweißen
Art der Erstellung von Schweißverbindungen, massiv verteilt in Maschinenbau. Beim Schweißen wird Kohlendioxid verwendet. Keine Anforderungen an die Fähigkeiten eines Schweißers, der an solchen Geräten arbeitet.
Schweißen wird verwendet, um hochwertige und zuverlässige Verbindungen von Metallprodukten zu erhalten, die möglicherweise vorhanden sind andere Form und Zusammensetzung. Das Schweißen hat eine breite Anwendung bei der Herstellung von Bauwerken, im Industriebau, im privaten Wohnungsbau, beim Bau von Hochhäusern gefunden, um starke Metallstrukturen zu erhalten.
Schweißarbeiten werden auf zwei Arten durchgeführt. Die erste Methode besteht darin, Verbindungen durch plastische Verformung - Druck - zu erhalten. Das zweite Verfahren ist das Schmelzen. Bei diesem Verfahren werden Oberflächen durch Schmelzen mit einem Lichtbogen, Plasmastrahl oder Gasbrenner verbunden. Die Schweißmethode wird in Abhängigkeit von den zu verbindenden Metallarten, ihren Eigenschaften und Eigenschaften ausgewählt. kann manuell, automatisch, halbautomatisch sein.
Schweißarbeiten sind ein integraler Bestandteil von Bau- oder Reparaturarbeiten. Bauarbeiten umfassen häufig die Installation von Metallkonstruktionen, Kommunikationsmitteln, Ausrüstungen und Geräten. Beim Überholung kann es notwendig sein, sie zu demontieren und neu zu installieren Engineering-Systeme, führen eine Reihe anderer Schweiß- und technischer Arbeiten durch. Die Installation von Metallkonstruktionen ist ohne Schweißen nicht vollständig.
Bei seiner Arbeit ist der Schweißer schädlichen Gasen, Lichtbogenstrahlung und Spritzern von geschmolzenem Metall ausgesetzt. Im Zusammenhang mit Sicherheitsanforderungen müssen dem Arbeiter Mittel zur Verfügung gestellt werden persönlicher Schutz. Die Schweißfachkraft muss Arbeiten im Overall und spezielle Schuhe. Es wird auch erwartet, dass persönliche Schutzausrüstung für den Kopf verwendet wird - Helme, Baskenmützen, Hüte; Gesichtsschutzprodukte - Schweißmasken, Schilde; Gesichts- und Augenschutzmittel sind Schutzbrillen sowie andere von NT-Svarka angebotene Schutzausrüstung.
Die häufigsten Arten von Arbeiten mit der Anwendung sind: Installation und Demontage von Heizungsanlagen, Wasserversorgungssystemen, Abwassersystemen, Installation und Demontage von Heizgeräten, Herstellung, Installation, Übertragung, Reparatur von Metallkonstruktionen, Schweißen von Nichteisenmetallen, Herstellung und Montage von Garagentoren, Zäunen, Gittern.
Das am weitesten verbreitete Schweißverfahren in der Bauindustrie ist das Lichtbogenhandschweißen. Es wird für die Herstellung, Reparatur und Installation von Metallkonstruktionen jeglicher Form, Größe und Zweck verwendet.
Das Argon-Lichtbogenschweißen wird für filigrane Arbeiten wie die Herstellung von Zäunen, Fenstergittern und Treppen verwendet. Dieses Schweißverfahren kommt zum Einsatz, wenn der ästhetische Aspekt von entscheidender Bedeutung ist.
Das beliebteste Schweißverfahren ist das Gasschweißen. Normalerweise wird dieses Verfahren für die Installation von Rohrleitungssystemen und kleinere Reparaturen verwendet.
Unabhängig vom Schweißverfahren müssen die Arbeiten von qualifiziertem Fachpersonal mit entsprechender Kategorie, Zulassung für persönliche Schutzausrüstung durchgeführt werden.
