Билет 42

42. Сварка плавлением. Методы, процессы, оборудование.

Сварка плавлением — это процесс соединения двух деталей, или заготовок в результате кристаллизации общей сварочной ванны, полученной расплавлением соединяемых кромок. Источник энергии при сварке плавлением должен быть большой мощности, высокой сосредоточенности, то есть концентрировать выделяющуюся энергию на малой площади сварочной ванны и успевать расплавлять все новые и новые участки металла, обеспечивая этим определенную скорость процесса.

Источником теплоты при дуговой сварке является электрическая дуга, которая возникает между двумя электродами, одним из которых является, часто, свариваемая заготовка.

Различают сварку неплавящимся электродом (угольным или вольфрамовым), сварку плавящимся электродом (металлическим) и сварку косвенной дугой, горящей между двумя неплавящимися электродами.

При использовании в качестве источника постоянного тока, различают сварку на прямой и обратной полярностях. При прямой полярности электрод подключается к отрицательному полюсу и служит катодом, при обратной полярности электрод подключается к положительному полюсу и служит анодом.

Электрические свойства дуги, используемой при дуговой сварке оцениваются статической вольт-амперной характеристикой (зависимостью между напряжением и током дуги в состоянии устойчивого горения).

В качестве источников сварочного тока используют сварочные трансформаторы, сварочные генераторы, и сварочные выпрямители.

Сварочные трансформаторы используются для дуговой ручной и автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой сварки.

Сварочные генераторы – это электрические машины постоянного тока. Их используют при сварке плавящимся электродом в атмосфере защитных газов.

Сварочные выпрямители состоят из трехфазного понижающего трансформатора, блока селеновых или кремниевых выпрямителей и дросселя.

Они обеспечивают высокую стабильность горения дуги, особенно на малых токах. Их применяют при сварке плавящимся электродом в среде защитных газов.

При ручной дуговой сварке, сварщик держит электроды в специальном электрододержателе, защищает лицо от излучения дуги специальным защитным щитком. Рабочим местом сварщика должна служить специальная сварочная кабина.

Дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну, которая по мере движения дуги затвердевает, образуя сварочный шов.

Электродами при ручной сварке являются проволочные стержни с нанесенными на них покрытиями. Покрытия могут быть из мела с добавками из легирующих компонентов (феррохром, ферромолибден, ферротитан).

По назначению стальные электроды делят на 4 класса: для сварки углеродистых и конструкционных сталей; для сварки теплоустойчивых сталей; для сварки высоколегированных сталей; для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Основным параметром ручной дуговой сварки является сила сварочного тока. Ее выбирают в зависимости от диаметра и типа металла электрода.

Ручную дуговую сварку применяют для сварки различных металлов и сплавов при изготовлении металлоконструкций малых толщин (от 2 до 30 мм). Она удобна при изготовлении коротких швов в труднодоступных местах.

Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом

В отличие от ручной дуговой сварки процесс ведут непокрытой электродной проволокой, но дугу и сварочную ванну защищают флюсом.

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей используют марганцевые высококремнистые флюсы, а для легированных сталей – низкокремнистые флюсы с повышенным содержанием СаО и СаF2.

Для сварки высоколегированных сталей, с высоким водосодержанием Cr(хром), Мо(молибден), Ti(титан) и др. элементов, используют бескремнистые и бескислородные фторидные флюсы.

Дуговую сварку осуществляют сварочные автоматы. Основные преимущества автоматической сварки перед ручной – повышение в 15-20 раз производительности, при более высоком качестве сварных швов, снижении себестоимости сварного шва. Повышение производительности достигается за счет использования более высоких сварочных токов (до 2000 А) и непрерывности процесса сварки.

Билет 44 Технология применения основных клеящих средств В отличие от механических способов соединения деталей у сборки с использованием клеящих веществ имеется ряд значительных преимуществ. Распределение динамических и статических сил на склеиваемых поверхностях проистекает более равномерно. Это объясняется тем, что распределение прилагаемых нагрузок и напряжений в этом случае происходит по всей площади соединения, а не так, как при других способах сборки, при которых напряжения и нагрузки концентрируются в точках высокого напряжения, поэтому клеевая сборка обладает большей прочностью к вибрационным и изгибающим нагрузкам, чем, к примеру, соединение, полученное методом клепки. Используя при сборке клеевой метод, можно одновременно производить герметизацию склеиваемые соединений, препятствуя, таким образом, появлению коррозии, способной быстро развиться внутри сборки закрепленной механическим способом. В результате применения клея существенно облегчается процесс соединения неровных и нестандартных поверхностей. Разумеется, существует и ряд некоторых дополнительных факторов, которые требуется учитывать при использовании клея. Например, необходимо чтобы клей имел хорошую совместимость с материалом поверхностей соединяемых деталей, соответствовал условиям производства, выдерживал воздействие рабочей среды и эксплуатационные нагрузки. Не стоит забывать и о предварительной подготовке поверхностей, методах нанесения, системах отверждения, времени и стоимости процесса склеивания. Клеевая сборка Внедрение клеевой сборки позволяет значительно расширить область промышленного использования, предоставляя многочисленные преимущества, такие как: Правильное распределение нагрузки, при котором нагрузка по всей поверхности распределяется равномерно. Устраняются концентраторы напряжения, образующиеся при наличии просверленных отверстий Отсутствие необходимости в каких-либо структурных изменениях: при склейке, в отличие от термической сборки, сохраняются все свойства материалов. Отсутствие деформации поверхности: при склейке, в отличие от сборки сварным методом, детали не нагреваются, благодаря чему компоненты, имеющие различные массы и размеры, можно легко собирать. Возможность комбинирования различных материалов, позволяющая конструкторам подбирать и соединять материалы таким образом, чтобы с наибольшей эффективностью использовать свойства каждого .Полная герметичность соединения, которая образуется, благодаря наличию у клея хороших герметизирующих свойств. Болтовые и клепаные соединения часто требуется герметизировать, что связано с дополнительными трудовыми и денежными затратами. Наличие изолирующих свойств: клеевая сборка позволяет соединить металлы, имеющие различные электрохимические свойства, при этом исключаются такие факторы как фреттинг, коррозия и фрикционная эрозия. Значительное сокращение количества компонентов соединения: необходимость в использовании заклепок, фиксаторов, болтов, шплинтов и других деталей полностью отпадает. Заметное улучшение внешнего вида изделия на выходе: соединения, полученные методом склеивания, выглядят более гладкими. В отличие от соединения, полученного сварочным методом, швы, образующиеся после клеевой сборки, остаются невидимыми. Благодаря данному преимуществу, у конструкторов появляются дополнительные возможности по улучшению внешнего вида конечного продукта.

Билет 47. Литье в земляные формы Суть его заключается в том, что по модели изготовляют из формовочной смеси литейную форму, заполняемую металлом. Форма при извлечении скульптуры каждый раз разрушается. Модели могут быть изготовлены из гипса, дерева, пластмассы или металла. Практичны модели из пластмассы, но наиболее долговечны - из бронзы или алюминия. Из-за литейной усадки модель делают обычно несколько большей величины. Надо учитывать также механическую обработку отливки и давать на нее припуск. По способу изготовления модели делятся на простые и разъемные. Простые не имеют поднутрений, не дающих снять форму. Разъемные модели состоят из двух частей, соединяющихся между собой шипами. До формовки модель собирается, а после отливки вынимается по частям. При пустотелой скульптуре на моделях делают специальные выступы, на которые опираются песчаные стержни, что и позволяет образовать полость. Формы и стержни изготовляют из формовочной земли (песок и глина). При формовке крупной скульптуры количество глины увеличивают до 20 , при мелком литье - -15. От свойств формовочной смеси, ее пластичности, прочности, газопроницаемости, огнеупорности зависит и качество отливки. Формовочные смеси бывают наполнительные и облицовочные. Облицовочная смесь прилегает непосредственно к скульптуре, наполнительная занимает весь остальной объем. Земляные формы приготовляют в специальных ящиках - опоках, которые придают форме нужную прочность при переноске и отливках. Формовку обычно проделывают в двух опоках, соединяемых штырями. Опоки (рамы) варятся из стали или отливаются из чугуна либо аалюминия и имеют внутри ребра для удержания формовочной смеси. При изготовлении форм применяются разнообразные инструменты: лопаты, совки, сита, трамбовки, счищалки, душники, деревянные молотки, кисти, щетки, гладилки, ланцеты и иглы. Чтобы форма хорошо отделилась от модели, ее припудривают ликоподием, толченым углем или графитом. Изготовление земляной формы. Формовка происходит следующим образом: в опоку, установленную на подмодельную доску, кладут модель и пудрят ее ликоподием или угольным порошком. Во избежание пригорания земли опоку смазывают графитом. Облицовочную смесь насыпают сквозь мелкое сито, так, чтобы модель оказалась закрытой слоем 25-30 мм. Затем опоку засыпают наполнительной смесью, утрамбовывая ее слой за слоем. Поверхность выравнивают заподлицо с краями опоки и душником накалывают отверстия для выхода газов. Затем опоку перевертывают и на нее устанавливают вторую, в которую укладывают два бруска - модели литника и выпора для образования отверстий, куда заливают металл и через которые происходит выход газов. Потом все припыливают, засыпают смесью и утрамбовывают. Теперь можно снять верхнюю опоку и вынуть модель, прорезать отверстие из полости формы к литнику. При сложных моделях вместо подмодельной доски используют фальшивую опоку, не применяющуюся в процессе литья.

Билет 48 . Коррозия металлов, методы борьбы с ней.

1. Разрушение металлов под воздействием окружающей среды называют коррозией. Другими словами, коррозия – это процесс превращения металлов в окисленное состояние. Классификация видов коррозии металлов:

1. По виду коррозионного процесса:

· электрохимическая (действие на металл электролита);

· химическая (действие на металл бензина, масла, смолы и т. д.);

· смешанная (атмосферная коррозия).

2. По виду коррозионной среды:

· природная (под действием атмосферы, морской, речной, озёрной воды, почвы);

· промышленная (под действием солей, кислот, щелочей).

3. По характеру коррозионного разрушения (рис.30):

-равномерная (а), неравномерную (б), избирательную, воздействующую на определенную фазу (в), пятнами (г), язвенную (д), точечную (ё), сквозную (ж), ножевую (з), трещинами (и), межкристаллитную (к), подповерхностную (л) и послойную (м) коррозии.

Рис.30

2. На практике применяются следующие способы защиты металлических изделий от коррозии; металлические и неметаллические покрытия, ингибиторы коррозии, электрохимическая защита. Металлические покрытия бывают анодные и катодные. Анодные покрытия - покрытие железа цинком. Анодное покрытие защищает основной металл готовых изделий электрохимически. Катодные покрытия производят металлами, электродным потенциал которых в данном электролите выше потенциала основного металла. Катодные покрытия создают механическую защиту основного металла. Металлические покрытия наносят гальваническим, термодиффузионным, горячим способами, а также напылением, плакированном, припеканием. Неметаллические покрытия - к ним относятся покрытия лаками, красками, смазкой, эмалями, а также резиной и эбонитом (гуммирование). Ингибиторы коррозии - это соединения, которые вводят в небольших количествах в агрессивную среду для предотвращения или уменьшения скорости коррозии. Их используют для защиты металлоконструкций буровых скважин, трубопроводов, теплообменных аппаратов, химического оборудования.

Химическая защита – это создание на поверхности изделий защитных неметаллических пленок за счет окисления поверхностного слоя металла. Сам процесс называют оксидированием, а на железе и стали — воронением. Для воронения сталей заготовки погружают в растворы азотно-кислых солей при температуре 140 °С. Применяют для алюминия, магния и их сплавов для защиты изделий от воздуха и осадков. Электрохимическая защита разделяется на протекторную и катодную.

Сущность протекторной защиты: вблизи поверхности, подлежащей защите, устанавливают протекторы из металла, имеющего в данном электролите меньший электродный потенциал, чем потенциал основного металла. Протектор будет анодом, а основной металл — катодом. Протектор будет постепенно разрушаться, защищая тем самым основной металл (подводные части судна).

Катодную защиту применяют для подземных металлических сооружений (трубопроводов, кабелей и т. д.), которые присоединяются к отрицательному полюсу источника постоянного тока; положительный полюс заземлен.