Презентация "Современные виды сварки"

Современные виды сварки ОБОСОБЛЕННОЕ СТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ «АЛЧЕВСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ» ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ «ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ» МДК 01.01 Технология сварочных работ Специальность: 22.02.02 Сварочное производство, 2-й год обучения Разработал: студент гр.43 Сердов Валентин Преподаватель: Шишкина Л.Н.

1.Сварка под водой Данный вид сварки применяется в различных сферах: строительство гидротехнических сооружений; ремонтные работы судов; постройка специальных технических конструкций; прокладка трубопроводов; возведение причалов и портовых сооружений; построение платформ, буровых вышек, дамб.

Подводная сварка: виды Сварка металла под водой может выполняться несколькими способами. Их также можно разделить на два вида, значительно различающихся с технологической точки зрения: сухая и мокрая сварка. Преимущества: экономия времени; отсутствие больших финансовых затрат; специалисту гарантирована свобода передвижения. Недостаток – качество шва значительно ниже, чем при сварке в сухой среде.

Первая категория подразумевает использование специального оборудования. Данное оснащение создает условия, при которых исполнитель имеет возможность применять аппараты и материалы, эксплуатирующиеся на суше. Сюда можно отнести подводные камеры, боксы, отсеки, колокола. Мокрая сварка представляет собой осуществление соединения непосредственно в водной среде. В данном случае и рабочий объект, и сварщик находятся в той же стихии. Здесь в качестве дополнительных приспособлений выступают электроды для сварки под водой и оборудование, а также знания и опыт исполнителя. При данной технологии применяется дуговое сваривание из-за его распространения среди специалистов. При проведении работ на глубине сварочная дуга выделяет большое количество тепловой энергии и испаряет воду вокруг себя. Это позволяет создавать некую сферу, заполненную газом. В этой сфере дуга продолжает стабильно гореть, даже несмотря на давление.

Технология подводной сварки Метод мокрой сварки наиболее популярен из-за экономии финансовых и временных ресурсов. Данная технология основана на возможности сварочной дуги гореть в подводной газовой сфере. Работа сварщика проходит поэтапно: электрод, закрепленный в электрододержателе, находится в руках у исполнителя; сварщик “ведет” электрическую дугу движениями руки, тем самым производя процедуру соединения; при сгорании прутка процесс останавливается; новый стержень закрепляется в держателе; затем сварка возобновляется.

Преимущества: отсутствие необходимости в дополнительных устройствах; специалист получает большую свободу перемещений; оперативность проведения работ. Недостатки: невысокая производительность; присутствие значительного количества газовой фазы и механической взвести затрудняет визуальный контроль за процессом сваривания; полученные соединения отличаются неоднородностью.

2.Сварка в космосе Первые эксперименты по сварке в космосе проведены 16 октября 1969 г. на корабле «Союз-6» Г.С. Шониным и В.Н. Кубасовым с использованием установки «Вулкан». Установка позволяла в автоматическом режиме выполнять дуговую, плазменную и электронно-лучевую сварку. С.П. Королев Г.С. Шонин В.Н. Кубасов Работа по изобретению сварочного аппарата для сварки и резки в условиях космоса началась в 50-х годах по инициативе С.П. Королева

При дуговой сварке в условиях космоса в наибольшей степени изменяется процесс переноса электродного металла. Капля вырастает до больших размеров, которые на земле не удается получить, в несколько раз больше диаметра электрода, держится на конце электрода долго – около 3 с. Увеличение размера капли снижает плотность тока, уменьшает устойчивость горения дуги. Несколько улучшает процесс наложения на дугу импульсов тока. Механические свойства шва достаточно высокие, дефектов не больше, чем в земных условиях. Наилучшие результаты получены при электронно-лучевой сварке. Питание электронно-лучевой пушки осуществлялось от аккумуляторной батареи. Постоянное напряжение преобразовывалось в переменное с помощью инверторов, затем с помощью трансформатора повышалось и выпрямлялось. В пушке вместо магнитной фокусировки применена электростатическая, что упростило конструкцию и снизило вес установки.

14 июля 1984 г. космонавтами С.Савицкой и В.Джанибековым были впервые проведены эксперименты по электронно-лучевой сварке с выходом в открытый космос. Применялся сварочный аппарат УРИ (универсальный ручной инструмент). Он позволял осуществлять сварку, резку, пайку, нагрев металла, нанесение покрытий. Все эти операции выполнялись короткофокусной электронно-лучевой пушкой, которую космонавт держал в руке. Масса всего аппарата около 30 кг, а электронно-лучевой пушки – 2,5 кг. Потребляемая мощность – 750 Вт.

Сваривались образцы из стали и титана. Качество соединений достаточно высокое. В связи с невесомостью при резке расплавленный металл плохо удаляется из реза. Сваривались образцы из стали и титана. Качество соединений достаточно высокое. В связи с невесомостью при резке расплавленный металл плохо удаляется из реза. При нагреве трудно даже приблизительно контролировать температуру металла, так как в открытом космосе на металле не образуются цвета побежалости. Эксперименты проведены на 20 различных образцах. Они показали высокую надежность оборудования и перспективность сварки в космосе. В настоящее время создан новый аппарат для сварки в космосе «Универсал». Сварочный аппарат УРИ

3.Сварка трением и давлением Сварка трением является одной из разновидностей сварки давлением. Сварное соединение образуется в твердой фазе, без расплавления металла свариваемых деталей; при сближении поверхностей подлежащих сварке деталей до очень малых расстояний (соизмеримых с между атомными) между ними образуются металлические связи, по своей природе и по величине аналогичные силам взаимодействия между атомами в сплошном куске металла. Получение при этом прочного сварного соединения возможно при условии энергичного пластического деформирования тех объемов металла соединяемых деталей, которые расположены вблизи взаимодействующих поверхностей.

От других видов сварки давлением сварка трением отличается способом нагрева деталей или, точнее говоря, — способом введения тепла в свариваемые детали. В этом процессе необходимый для сварки нагрев деталей осуществляется путем непосредственного преобразования механической энергии в теплоту благодаря работе сил трения. Основными параметрами процесса сварки трением являются частота относительного вращения свариваемых деталей; величина осевого усилия при нагреве; величина осадки при нагреве; величина осевого усилия проковки; длительность приложения усилия проковки.

Первые два параметра определяют мощность нагрева, а в сочетании с третьим — величину введенной энергии при нагреве; два последних параметра ответственны (вместе с тремя первыми) за качество сварного соединения. Первые два параметра определяют мощность нагрева, а в сочетании с третьим — величину введенной энергии при нагреве; два последних параметра ответственны (вместе с тремя первыми) за качество сварного соединения. Величину осадки при нагреве нередко заменяют длительностью нагрева, так как эти величины практически прямо пропорциональны. Усилия нагрева и проковки обычно задаются в виде удельных давлений, так как установлено, что их оптимальные значения прямо пропорциональны площади поперечного сечения свариваемых деталей в месте сварки; величину же полного осевого усилия определяют как произведение этой площади на удельное давление.

Преимущества: Высокие энергетические показатели процесса. Локальное генерирование тепла и малые объемы нагреваемого при сварке трением металла обусловливают весьма высокий коэффициент полезного действия процесса сварки трением; расход энергии и мощности при сварке трением в 5—10 раз меньше, чем, например, при электрической контактной сварке встык Высокое качество сварного соединения. При правильно выбранном режиме сварки металл стыка и прилегающих к нему зон обладает прочностью и пластичностью, не меньшими, чем основной металл соединяемых деталей; стык свободен от пор, раковин, различного рода инородных включений и других макропороков, а металл стыка и зон термического влияния в результате ударного термомеханического воздействия (быстрые нагрев и охлаждение в присутствии больших — в несколько сотен атмосфер — давлений), по своему характеру близкого к режимам термомеханической обработки металлов, приобретает равноосную и сильно измельченную структуру.

Стабильность качества сварных соединений. Детали, сваренные трением при одном и том же режиме, отличаются повторяемостью механических свойств; варьирование временного сопротивления, угла изгиба, величины ударной вязкости и других показателей в партии деталей, сваренных на неизменном режиме, не превышает 7—10%. Независимость качества сварных соединений от чистоты их поверхности. При сварке трением нет необходимости в зачистке перед началом процесса вводимых в контакт поверхностей; в отличие, например, от контактной сварки боковые поверхности деталей также могут оставаться неочищенными, что в значительной мере экономит время вспомогательных операций.

Возможность сварки металлов и сплавов в различных сочетаниях. Процесс сварки трением позволяет выполнять прочные соединения не только одноименных, но и разноименных металлов и сплавов, причем даже таких, которые другими способами сварки либо вовсе не получаются, либо их получение сопряжено с большими трудностями. Изучены и освоены в промышленном производстве такие, например, сочетания разноименных материалов, как алюминий со сталью, медь со сталью, титан с алюминием, медь с алюминием и другие. Возможность сварки металлов и сплавов в различных сочетаниях. Процесс сварки трением позволяет выполнять прочные соединения не только одноименных, но и разноименных металлов и сплавов, причем даже таких, которые другими способами сварки либо вовсе не получаются, либо их получение сопряжено с большими трудностями. Изучены и освоены в промышленном производстве такие, например, сочетания разноименных материалов, как алюминий со сталью, медь со сталью, титан с алюминием, медь с алюминием и другие. Гигиеничность процесса. Сварку трением от других видов сварки выгодно отличает гигиеничность процесса: отсутствие ультрафиолетового излучения, вредных газовых выделений и горячих брызг металла. Простота механизации и автоматизации. Сварку трением выполняют на специальных машинах; основные параметры процесса сравнительно легко программируются, и, как правило, все оборудование представляет собой либо полуавтоматы с минимальным использованием ручного труда, либо автоматы, работа которых протекает без участия человека.

Недостатки Сварка трением не является универсальным процессом. С ее помощью могут осуществляться соединения лишь таких пар деталей, из которых хотя бы одна является телом вращения (круглый стержень или труба), ось которого совпадает с осью вращения; при этом другая деталь может быть произвольной формы, но должна иметь плоскую поверхность, к которой приваривается первая деталь. Некоторая громоздкость оборудования, в результате чего процесс не может быть мобильным; процесс осуществим лишь при условии подачи заготовок, подлежащих сварке, к машине (приварка малых деталей к массивным конструкциям с помощью переносных машин исключается).

Искривление волокон текстуры проката в зоне пластического деформирования — волокна близ стыка располагаются в радиальных направлениях и выходят на наружную (боковую) поверхность сваренной детали. В деталях, работающих в условиях динамических нагрузок, стык с таким расположением волокон может оказаться очагом усталостного разрушения, а в других деталях, работающих в агрессивных средах, — очагом коррозии. Лучшим средством предотвращения указанных дефектов является сохранение на детали грата. Другие средства борьбы с этими нежелательными явлениями могут значительно увеличить стоимость изготовления детали.

4.Лазерная сварка Лазерная сварка — это процесс расплавления кромок металла специальным лучом. Последний получается от источника света, в котором возбужденные атомы излучают фотоны — точные копии своих прототипов, не поглощая их. Разница энергии между уровнями этих атомов усиливает свет. Это явление называется индуцированное излучение. Полученный узконаправленный поток преобразованного света отличается постоянной длинной волны и заданным колебанием векторов (поляризацией). Именно им возможно плавить кромки металлов. Такое свечение может подаваться в зону сварки импульсно, когда сила энергии достигает пика, или же постоянно, но с меньшей силой воздействия.

Для концентрации и направления луча используется специальная оптика, состоящая из прозрачных и полупрозрачных зеркал. Сварка может происходить за счет расплавления кромок материала, либо с добавлением присадочной проволоки. В гибридных версиях сварки присадочный материал может создавать еще и электрическую дугу, плавящую кончик проволоки, которую сфокусированный пучок энергии лазера укладывает в шов. Защищает сварочную ванну инертный газ, которым в этом случае выступает гелий и его смеси с аргоном. На видео заметны все основные элементы процесса: источник излучения, канал для подачи проволоки с боку, сопло для продувки газом.

Применение лазерной сварки Сварка металлов лазером активно используется для соединения легированных сталей, особенно алюминия, титана и нержавейки. Сфокусированный пучок преображенного света способен расплавлять металл толщиной от 0,1 до 10 мм. Это позволяет сваривать как стандартные пластины, так и тоненькие элементы. Благодаря этому лазерные установки нашли широкое применение в электротехнике. Способность создавать тонкие, и аккуратные швы, отразилась на использовании лазера в ремонте ювелирных украшений и оправ очков. Для этого используют настольные установки, где обозначена точка воздействия луча. Мастер подносит изделие под эту точку и включает подачу энергии. Происходит точечная сварка.

В промышленности лазер применяется в сваривании элементов автомобилей или коррозионно-устойчивых труб. Для этого выпускают специальные крупные установки, располагаемые на кронштейнах. Как можно заметить на некоторых видео, сварка на таких постах выполняется подводом изделия под головку лазера и включением оборудования. Если требуется создать беспрерывный круглый шов, то используются дополнительные автоматические приспособления, вращающие изделие во время сварки.

Преимущества сварки лазером У лазерной сварки есть ряд неоспоримых преимуществ, которые выделяют ее на фоне других способов соединения путем плавления: сварка путем воздействия лучом энергии на кромки металла позволяет получать очень узкий, но высокий шов, по сравнению с результатами от полуавтомата или аргоновой сварки; метод обеспечивает глубокий провар, но не оставляет наплывов с обратной стороны; узкое воздействие света не позволяет перегреваться всей поверхности изделия, что сохраняет целостность его форм и ровность линий; работа ведется на повышенных скоростях и улучшает весь производственный процесс;

благодаря лазеру можно соединять такие тонкие элементы, которые неподвластны аргоновой сварке; безопасность при ведении работ за счет отсутствия широкой зоны распространения тепла (возможность вести некоторые операции по сварке даже без защитных перчаток); легкая обучаемость методу сваривания. Сваривание усиленной и преобразованной световой энергией позволяет получать прочные и красивые швы, что особенно важно на тонких металлических изделиях. При этом обеспечивается высокая скорость работы и безопасность сварщика. Именно поэтому данный вид сварки получил широкое применение в промышленности и ремонтных мастерских.

Сварка лазерными установками выполняется на столе или подставках от аппарата, в следующей последовательности: Сварка лазерными установками выполняется на столе или подставках от аппарата, в следующей последовательности: металл важно очистить от окалин, масла или воды; детали необходимо подогнать в стык плотно; выполняется химическое травление металла; головка аппарата подносится к линии начала соединения и запускается кнопка; требуется постоянное слежение за попаданием луча в зону стыка.

5.Диффузионная сварка Диффузионная сварка — сварка за счёт взаимной диффузии на атомарном уровне свариваемых поверхностей деталей. Этим видом сварки производится полуавтоматическая, автоматическая в различных пространственных положениях, чёрных и цветных металлов и сплавов широкого диапазона толщин. Процесс сварки осуществляется с использованием разных источников нагрева. В основном индукционный, радиационный, электронно-лучевой нагрев, нагрев проходящим током, тлеющим разрядом или в расплаве солей. Сварка протекает при давление в камере – 10−2 мм. рт. ст. или в атмосфере инертного газа (иногда водорода). Вакуум или защитная атмосфера предохраняет свариваемые поверхности от загрязнения.

Сварка производится сжатием деталей с давлением 1 – 4кгс/мм2. Давление, применяемое при способах сварки без расплавления материалов, способствует разрушению и удалению окисных пленок и загрязнений на поверхности металла, сближению свариваемых поверхностей до физического контакта и эффективного атомного взаимодействия, обеспечению активации поверхностей для протекания диффузии и рекристаллизации. Различается сварка с высокоинтенсивным силовым воздействием (свыше 20 МПа) и сварка с низкоинтенсивным силовым воздействием (до 2 МПа).

Диффузионная сварка проходит в две стадии: Диффузионная сварка проходит в две стадии: Сжатие свариваемых поверхностей, при котором все точки соединяемых материалов сближаются на расстоянии межатомных взаимодействий. Формирование структуры сварного соединения под влиянием процессов релаксации. В отличие от традиционных способов сварки расплавлением, где к основному металлу вводится дополнительный металл в шве, диффузионная сварка позволяет получить однородный шов без серьезных изменений в физико-механическом составе места соединения. Соединения обладают следующими показателями: наличие сплошного шва без пор и образований раковин; отсутствие окисных включений в соединении;стабильность механических свойств.

Благодаря тому, что диффузия – это естественный процесс проникновения одного вещества в другое, в зоне соприкосновения не нарушается кристаллическая решетка материалов, а следовательно, отсутствует хрупкость шва.  Недостатки технологии диффузионной сварки : необходимость вакуумирования рабочей камеры; тщательная подготовка и очистка свариваемых поверхностей.

Преимущества технологии диффузионной сварки Диффузионная сварка не требует сварочных припоев, электродов; не нужна дополнительная механическая обработка свариваемых поверхностей; высокое качество сварного соединения; малый расход затрачиваемой энергии; широкий диапазон толщин свариваемых деталей – от долей мкм, до нескольких метров.

6. Ультразвуковая сварка Ультразвуковая сварка — сварка, источником энергии при которой являются ультразвуковые колебания. Используется для сварки металлов, пластмасс, тканей, кожи, металлов со стеклом, полупроводниковыми материалами и др. Ультразвуковая сварка применяется при точечной, шовной и контурной сварке. При этом используются продольные и изгибные механические колебания. 

Сущность Ультразвуковая сварка осуществляется при помощи непрерывно генерируемого ультразвука частотой 18-180 кГц. мощностью 0,01 — 10 кВт. Сварка происходит при одновременном воздействии на свариваемые поверхности механических ВЧ колебаний, внешнего давления, прикладываемого перпендикулярно к свариваемым поверхностям и теплового эффекта от ВЧ колебаний. Тепловое действие ВЧ ультразвуковых колебаний может сочетаться c дополнительным местным импульсным нагревом заготовок от отдельного внешнего источника теплоты.

При воздействии ВЧ колебаний происходит сухое трение частиц в свариваемых поверхностях. Под действием сухого трения разрушаются поверхностные плёнки (оксидные и их адсорбированных газов). Затем сухое трение сменятся на чистое трение, при котором образуются узлы схватывания. Образуются общие зерна, принадлежащие двум свариваемым поверхностям и общая граница между поверхностными зёрнами. Типы сварных соединений металлов при ультразвуковой сварке: внахлёстку; по рельефам; с раздавливанием кромок; встык круглого элемента с плоским; крестообразное, круглых элементов; параллельное, круглых элементов; многослойных деталей и плёнок; угловое и др.

Преимущества сварка может производиться по загрязнённым поверхностям, поэтому нe требуется предварительная подготовка поверхностей — только обезжиривание; выделение теплоты в зоне сварки ограничено по размерам, что не допускает перегрев при сваривании пластмасс; неразъемного соединения при сварке пластмасс возможно на большом удалении от точки ввода УЗ энергии; сварка возможна в труднодоступных местах; отсутствие вредных выделений; малое время нагрева соединения до температуры сварки — доли секунды; допускается сварка очень тонких (до 0,001 мм.) листов.

Недостатки Необходимость использования дорогих генераторов ультразвука, однако с развитием силовой высокочастотной электроники стоимость генераторов ультразвука существенно снизилась; Мал диапазон толщин свариваемых материалов, однако подбирая форму свариваемых деталей можно добиться эффекта акустической линзы, фокусирующей ультразвук в зону сварки; Необходимость дополнительного внешнего сжатия деталей, однако для большинства других видов сварки пластмасс это тоже необходимое условие.

7. Сварка в медицине Электросварка мягких тканей — способ соединения мягких тканей при хирургическом вмешательстве с помощью высокочастотного электрического тока. Метод используется в клиниках Украины и России. С использованием этого метода проведено более 80 000 операций. За изобретение метода коллектив авторов был отмечено Государственной премией Украины в области науки и техники (2004)

С использованием электросварочной технологии в клинических условиях могут быть проведены следующие операции: получение прочного соединения с совершенной герметичностью при закрытии просвета в мочеточнике ; наложения шва на желудок без угрозы попадания его содержания в живот; герметичная сварка кишки; восстановление непрерывности слизистой носовой перегородки; удаление гланд; косметические операции на молочных железах, нижних и верхних конечностях.

Принципы действия Схематично процесс сварки мягких тканей состоит из: соединяемые слои ткани накладывают друг на друга поверхностными слоями; хирург сжимает свариваемый участок ткани электродами сварочного инструмента и включает источник тока; после выполнения программы управления процессом сварки и отключения энергии, захваченная ткань освобождается, а процесс повторяется до полного закрытия раны. Чтобы восстановление органа проходило быстро и не несло осложнений, тепловое вложение должно быть минимальным, но достаточным для образования соединения. В связи с этим требования к управлению процессом сварки значительно повышаются. Для упрощения задачи хирурга в управлении процессом сварки создана система автоматического управления. Температура в зоне сварки - 60-70 ° C.

В результате проведенных экспериментов были отобраны методы применения сварочной технологии в операциях: В результате проведенных экспериментов были отобраны методы применения сварочной технологии в операциях: соединение с помощью биполярного сварочного пинцета продольных разрезов участка толстой кишки точечным сварным швом с достижением полной герметичности; формирование циркулярного анастомоза толстой кишки (полная герметичность сварного шва подтверждена послеоперационным вскрытием за три месяца эксперимента) герметичное сварное соединение продольного разреза желчного пузыря - сформирован точечный сварной шов длиной 6-7 мм. Клинически этот способ нашел применение, как в хирургической эндоскопии, так и в лапароскопии.