10. Газове зварювання.

На початку ХХ ст. Газове зварювання було найпоширенішим у процесі виготовлення нерозбірних з’єднань. Тепер газове зварювання використовують в основному під час ремонтних робіт, а також там, де відсутні джерела електричного струму.

Газовим зварюванням називають спосіб утворення нерозбірного з’єднання двох виробів, місця з’єднання яких розплавляють теплотою, яка виділяється під час горіння газу в атмосфері кисню.

Для виготовлення з’єднань газовим зварюванням потрібно мати горючий газ, кисень, пальник для утворення полум’я та присадний дріт.

У процесі зварювання полум’ям, яке отримують за допомогою мундштука, нагрівають краї виробів, розплавляють їх, а зазор між ними заповнюється розплавом присадного дроту, який спеціально вводять у полум’я.

При газовому зварюванні використовують природній газ, водень, пропан, ацетилен (), під час згоряння якого виділяється найбільше теплоти. До місця проведення зварних робіт ацетилен подають у балонах, пофарбованих набіло, або беруть безпосередньо від газогенератора, в якому його отримують у процесі взаємодії води з карбідом кальцію:

У процесі взаємодіють 1 кг карбіду кальцію з водою виділяється 250-300 л ацетилену.

Ацетилен легший за повітря, без кольору, має ефірний запах, добре розчиняється в ацетоні. В одному об’ємі ацетону розчиняється 23 об’єми ацетилену. Цю властивість ацетилену використовують для зберігання його в балонах. Ацетиленові балони заповнюють пористою масою (активованим вугіллям), просоченою ацетоном. Це необхідно для збільшення вмісту ацетилену в балоні та запобігання вибуху. Тиск ацетилену в балоні дорівнює 1,5МПа. Щоб випустити ацетилен з балону, відкривають вентиль редуктора; при цьому тиск газу в балоні знижується і ацетилен виділяється з розчинника.

Кисень необхідний для згоряння ацетилену та утворення полум’я. При виконанні зварювальних робіт використовують технічно чистий кисень. До місця проведення зварювальних робіт кисень доставляють в балонах під тиском 15МПа.Кисень – вибухонебезпечний газ. Забруднення балона, в якому зберігається кисень, і особливо його вентиля, мастилами, які самозаймаються, неприпустимо. Балони з киснем не можна ставити біля відкритого вогню. Для зниження тиску кисень від балона проходить через редуктор, а потім шлангом надходить до пальника.

Для утворення горючої суміші, яка складається з кисню та горючого газу, і стійкого полум’я використовують газові пальники. За принципом дії пальники бувають інжекторні (всмоктувальні) – низького тиску та без інжекторні – високого або середнього тиску. На виробництві найчастіше використовують інжекторні пальники, оскільки вони безпечніші в роботі і працюють за низького та середнього тиску ацетилену.

До інжекторного пальника ацетилен надходить шлангом під тиском 0,01-0,02МПа, а кисень – під тиском 0,1-0,4МПа. Трубкою кисень надходить до сопла інжектора. Виходячи із сопла, струмінь кисню створює значне розрідження та засмоктує ацетилен у камеру змішування, звідки утворена суміш газів через наконечник і мундштук виштовхується в атмосферу. На виході її запалюють і утворюється полум’я.

Швидкість витікання горючої суміші газів з пальника має перевищувати швидкість її згоряння для того, щоб полум’я не проникало всередину пальника.

Без інжекторні пальники мають змінні наконечники з різними діаметрами вихідних отворів інжектора та мундштука, що дає можливість регулювати потужність зварювального полум’я.

У процесі зварювання пальник переміщують уздовж шва; при цьому дотримуються потрібного кута нахилення мундштука до поверхні зварюваних виробів. Чим більшу товщину мають зварювальні вироби, тим більший кут нахилення. Для зварювання листів товщиною 1 мм кут нахилення мундштука становить . Якщо товщина листів перевищує 15 мм, кут нахилення досягає .

Для утворення шва в процесі газового зварювання використовують присадний дріт, як і в процесі електродугового зварювання неплавкими електродами.

Присадний дріт вводять у полум’я, він розплавляється і стікає у зварювальну ванну, де зміщується з розплавленим металом виробів. Після кристалізації й охолодження утворюється зварний шов.

Полум’я. Ацетилено – кисневе полум’я складається з трьох основних зон: ядра, зони зварювання та факела. Основною є зона зварювання, в якій ацетилен згоряє за рахунок кисню, який входить до складу газової суміші. Температура в зоні зварювання найвища ( ). У разі повного згоряння ацетилену утворюється вуглекислий газ та водяна пара.

Залежно від співвідношення кисню та ацетилену в горючій суміші, яка виходить з пальника, розрізняють три основних види полум’я: нормальне (відновне), окислювальне (з надлишком кисню), навуглецьовувальне (з надлишком ацетилену).

У більшості випадків у процесі газового зварювання використовують нормальне полум’я, яке утворюється за такого співвідношення кисню і ацетилену: (1,1-1,2) до 1. Його використовують для зварювання виробів зі сталі.

Навуглецьовувальне полум’я використовують у процесі зварювання виробів із чавуну, оскільки за рахунок вуглецю полум’я поповнюється вміст вуглецю в шві, який вигорів у процесі плавлення країв зварюваних виробів.

Окислювальне полум’я використовують в процесі зварювання виробів, виготовлених із латуні. Це зумовлено тим, що надлишок кисню утворює з цинком трудно плавкі оксиди, які захищають зварювальну ванну від подальшої взаємодії з киснем і випаровування.

Способи газового зварювання. Основними з них є два – лівий і правий.

У разі лівого способу зварювання полум’я переміщується справа наліво і воно напрямлене на ще не заварені краї виробів.

У разі правого способу зварювання полум’я переміщується зліва направо. Полум’я спрямоване на готовий шов.

Лівий спосіб застосовують у процесі зварювання листів товщиною до 5 мм, а також виробів з легкоплавких металів, для яких не потрібно нагромаджувати велику кількість теплоти у місці зварювання. Правий спосіб зварювання забезпечує глибоке проварювання металу, тому його застосовують у процесі зварювання виробів товщиною понад 5 мм. У разі правого способу зварювання краще використовується теплота, а тому витрати ацетилену на 15-20% менші.

11.Електронно – променевим зварюванням називають спосіб утворення нерозбірного з’єднання двох виробів, місця з’єднання яких розплавляють теплотою, що виділяється у процесі бомбардування їх електронами, які швидко рухаються у вакуумі. Цей спосіб зварювання використовують у процесі виготовлення конструкцій із нержавіючих і міцних сплавів на основі алюмінію та титану, а також з деяких видів кераміки, скла та кераміки з металами. Зварювання електронним променем дає велику кількість з’єднання, затрати енергії при цьому на 80-85% менші, ніж у процесі автоматичного зварювання під шаром флюсів. Основним недоліком цього способу зварювання є необхідність створення вакууму й обмеженість розмірів вакуумних камер.

12. Лазерним зварюванням називають спосіб утворення нерозбірного з’єднання двох виробів, місця з’єднання яких розплавляють за допомогою потужного світлового променю.

Джерелом отримання потужних світлових променів є оптичні квантові генератори – лазери. Для зварювання використовують твердотільні та газові лазери. Частіше використовують газові СО2 – лазери. Зварювання за допомогою лазерів проводять у будь-якому середовищі, яке пропускає світлові промені на повітрі, в інших газах та вакуумі.

Зварювання лазером ефективно використовують для з’єднання виробів, виготовлених із металів, які мають різну температуру плавлення та теплопровідність, наприклад мідь і тантал, вольфрам і алюміній, а також металів із неметалами. Воно незамінне тоді, коли необхідна локальність нагріву або треба уникнути механічної дії на зварювані вироби, оскільки вони крихкі.

Залежно від режиму дії лазерів відомо два способи зварювання: точковий і шовний.

У процесі зварювання використовують продуктивні установки. Так, для шовного зварювання використовують установку „Квант-17”, яка має два активних елементи, виготовлених із гранату. Тривалість імпульсів – 5мкс, їх частота – 10 Гц. Швидкість зварювання залежить від товщини виробів. Використання цієї установки для герметизації корпусів інтегральних мікросхем одночасно двома променями дає можливість за одну годину зварити 120 виробів.

Значне місце займають лазери у випадку приварювання виводів контактів напівпровідникових пристроїв, тонко плівкових схем; при з’єднанні деталей у труднодоступних місцях, наприклад всередині електровакуумних приладів.

13. Плазмовим зварюванням називають спосіб утворення нерозбірного з’єднання двох виробів, місця з’єднання яких розплавляють плазмою.

Плазму отримують у спеціальних приладах, які називають плазмотронами. Для зварювання використовують плазму у вигляді потоку, температура якого досягає . Потужність плазмового потоку регулюють зміною сили струму та напруги, складу та витрат плазмоутворюючого газу, відстані між соплом і зварюваними виробами. Змінюючи потужність плазми, можна зварювати вироби товщиною 0,08-5 мм; отриманий шов дуже якісний.

Порівняно з аргоно-дуговим зварюванням за допомогою вольфрамових електродів плазмове зварювання має ряд переваг.

По – перше, плазма як концентроване джерело теплової енергії дає можливість зварювати вироби товщиною до 10 мм без присадного дроту.

По – друге, плазма є стабільною, що забезпечує якість швів.

Недолік полягає в недовговічності плазмотронів, оскільки швидко виходять з ладу сопла й електроди.