Нові конструкційні матеріали
Крім матеріалів, зазначених вище, у виготовленні зварних вузлів літальних апаратів застосовується ще цілий ряд різних металевих матеріалів, що відрізняються тими чи іншими специфічними характеристиками. З них необхідно в першу чергу відзначити групу тугоплавких металів: молібден, тантал, ніобій, цирконій і ін., Які в останні роки почали застосовуватися як самостійні конструкційні матеріали.У цих металах приваблює висока жароміцність, висока корозійна стійкість в ряді агресивних середовищ і ряд інших спеціальних властивостей, завдяки чому вони знаходять застосування в атомній техніці, хімічному машинобудуванні, радіоелектронної промисловості.
При зварюванні таких металів зустрічаються серйозні труднощі, викликані їх більшу спорідненість з газами, що призводить до охруп-чування металу, а також великою схильністю до зростання зерна в околошовной зоні при нагріванні її до високих температур.
Для з'єднання цих металів використовують контактне точкове і роликовую зварювання, деякі методи зварювання плавленням, термодиффузионно зварювання і пайку у вакуумі.
При дугового зварювання в інертних газах до їх чистоті пред'являються підвищені вимоги. Для тугоплавких металів кращим може вважатися гелій, так як в цьому випадку виділяється більше тепла, ніж при зварюванні в аргоні. Щоб уникнути забруднень шва, зварювання, як правило, виконують вольфрамовим електродом без присадки. Більш стабільні результати за якістю швів виходять при зварюванні в камерах з контрольованою інертною атмосферою.
За останні роки у вітчизняній і зарубіжній промисловості все більш широке застосування знаходить новий метод з'єднання деталей з хімічно активних тугоплавких металів - електронно-променеве зварювання в вакуумних камерах.
...
Холодне зварювання чавуну
Застосовуючи електроди з різних сплавів з покриттями різного складу, можна отримати метал шва з потрібною міцністю і в'язкістю, але уникнути гарту в зоні плавлення при зварюванні без підігріву виробу не вдається. Можна лише трохи зменшити товщину загартованої прошарку, застосовуючи багатопрохідний зварювання на малих силах струму.Холодне зварювання чавуну виробляється сталевими електродами, комбінованими електродами і електродами з чавунними стрижнями.
Зварювання сталевими електродами з застосуванням шпильок. Цей спосіб зварювання широко застосовується при ремонті великогабаритних чавунних виробів. Тут зварювання комбінується з механічним снленіем зони плавлення Укручування в тіло вироби сталевих шпильок, які пов'язують метал шва і основний метал, розвантажуючи тендітну загартовану прошарок.
Мал. 1. Форма зварювальної ванни в залежності від її нагрівання:
а - холодна, б - перегріта, в - нормальна
При зламі вироби з товщиною стінки до 12 мм шпильки можуть ввертати без оброблення крайок. При товщині більш 12 мм місце зламу підготовляється з V-подібною чи Х-образної обробленням. Якщо на поверхні виробу не допускається виступ наплавленого металу, то оброблення виробляють так, як показано на рис. 105. Канавку вирубують на глибину 6-20 мм в залежності від товщини виробу; потім вкручують шпильки. Діаметр шпильок залежить від товщини запарюваної вироби: при товщині до 12 мм діаметр шпильки повинен бути не більше 6 мм; діаметр шпильок більш 16 мм н менш 3 мм не рекомендується. Діаметр шпильок d = (015-02) -S, де S - товщина деталі, мм.
Кількість шпильок, які потрібно поставити на одну сторону тріщини, залежить від якості чавуну, навантаження, яку несе деталь, довжини тріщини і ін. Максимальна кількість шпильок по їх площі не повинна перевищувати 025 площі зламу деталі.
Висота шпильок над поверхнею дорівнює 05-1 діаметра шпильки, але не більше 5-6 мм; глибина ввертиванія - 15 діаметра Шпильки.
Під час свердління отворів і нарізування різьблення можна застосовувати масло. Шпильки повинні бути вкручені до упору.
Кращі результати дають електроди марки УОНІІ -13/55. Електроди будь-якої марки беруться діаметром не більше 3-4 мм, сила струму для електродів діаметром 3 мм - 904-100 А. Зменшена сила струму забезпечує малу глибину розплавлювання чавуну і мінімальний нагрів вироби, що зменшує відбілювання і запобігає появі тріщин.
...Зварювання лазерним променем
Вчені Н. Басов, А. Прохоров ( СРСР ) І Ч. Таунс ( США ) Були удостоєні Нобелівських премій в 1964 р за створення оптичних квантових пристроїв, за допомогою яких отримують енергію у вигляді узконаправленного і одноколірного лазерного променя...Фіксатори
Фіксатори служать для орієнтування деталей, що збираються в пристосуванні і фіксації їх у певному положенні. У цю групу входять упори, установчі пальці...Зварювання високолегованих сталей
До високолегованих сталей умовно віднесені стали, вміст заліза в яких більше 45%, а сумарний вміст легуючих елементів не менше 10%, при вмісті одного з елементів не менше 8%.Залежно від основних властивостей стали і сплави підрозділяють...
Контроль процесу зварювання і пайки
Такий вид контролю дозволяє запобігти появі систематичного шлюбу і особливо необхідний при автоматизованих процесах (автоматична дугова зварка, контактне зварювання, пайка в печах і ін.).Процес зварювання або пайки контролюється наступним чином:
а) Контроль за зразками технологічних проб. В цьому випадку періодично виготовляються зразки з'єднання з матеріалу марок і товщин зварного або паяного вузла і піддаються всебічної перевірки: зовнішнім оглядом, випробуванню на міцність з'єднання, рентгенівському просвічування, металографічні дослідження. До недоліків такого виду контролю слід віднести недостатньо повну аналогію між зразком і вузлом, а також можливість зміни режимів процесу між моментами виготовлення технологічних зразків.
б) Контроль за деякими узагальнюючим параметрам, які мають прямий зв'язок з якістю зварюванням або паянням. Наприклад: використання дилатометрічні ефекту в умовах точкового зварювання, кількість пульсацій при стиковому зварюванні оплавленням, використання вторинної напруги, завмер інфрачервоного випромінювання при нагріванні точок при контактному зварюванні та ін. Однак в більшості випадків важко і не завжди вдається з'ясувати узагальнюючі параметри, що дозволяють досить надійно контролювати якість з'єднань.
в) Контроль параметрів режимів зварювання або пайки. Так як в більшості випадків зварюванням або паянням певних узагальнюючих параметрів немає, то в практиці контролюються, головним чином, основні параметри, що безпосередньо визначають режим процесу.
При дугового зварювання такими параметрами в першу чергу є величина зварювального струму, контрольована за допомогою амперметрів, а також дуговое напруга, швидкість зварювання, швидкість подачі дроту та ін..
При точкової і роликового зварювання контролюються величини зварювального струму, електродні тиск, діаметр або ширина робочої поверхні електродів, час протікання зварювального струму. Внаслідок імпульсного протікання зварювального струму при контактному зварюванні і короткочасність циклу зварювання звичайні електровимірювальні прилади не придатні для вимірювань з метою контролю режиму зварювання. У зв'язку з цим розроблена і використовується спеціальна апаратура періодичного і постійного контролю, що дозволяє проводити вимірювання в цих умовах.
При пайку контролюються склад газового середовища, рівень вакууму, час витримки при нагріванні і охолодженні і ін. Першорядне значення має контроль температури нагріву вироби, особливо при пайку високотемпературними припоями, коли велика небезпека перегріву. Спосіб контролю температури залежить від методу пайки.
При пайку в печах, соляних ваннах або зануренням в припій температура нагріву визначається температурою печі або ванни. При пайку в печах із завантаженням деталей в контейнери, крім температури в печі, зазвичай контролюють температуру всередині контейнера або безпосередньо на деталі за допомогою вводяться всередину контейнера термопар.
Більш складним є контроль температури при нагріванні газовим полум'ям. При ручному пайку високотемпературними припоями орієнтуються за кольором нагрітого вироби і по початку плавлення флюсу або припою.
При механізованої пайку газовим полум'ям нагрів до заданої температури забезпечується витримуванням певного часу і умов нагрівання.
Аналогічні методи контролю температури застосовуються при контактної пайку. При індукційної пайки, крім того, застосовується метод контролю фактичної температури нагріву за допомогою фотоелектричного пірометра.
...
Технологія напівавтоматичного зварювання в захисному газі
Як захисні використовуються активні гази, т. Е. Такі, які можуть вступати у взаємодію з іншими елементами в процесі зварювання. До Таким газам ставляться вуглекислий газ (С02) або суміші: 70% вуглекислого газу і 30% аргону (або кисню) -I для зварювання вуглецевих сталей; 70% аргону і 30% вуглекислого газу - для зварювання легованих сталей.Застосування газових сумішей замість 100% вуглекислого газу підвищує продуктивність, економічність, якість зварювання і знижує можливість ураження дихальних органів зварника.
Перевагою зварювання в захисному газі є також те, що на зварні вироби, виконані цим процесом, без особливої підготовки можна наносити міцні антикорозійні покриття (оцинкування і ін.). Зварювання в захисних газах доцільно застосовувати для з'єднання тонких металів (01 -15 мм).
З усіх видів дугового зварювання напівавтоматичне зварювання в захисних газах має найменшу трудомісткість.
Вуглекислий газ. При нормальному атмосферному тиску питома щільність вуглекислого газу 000198 г /см3. При температурі 31 ° С і тиску 753 кгс /см2 вуглекислий газ зріджується. Температура скраплення газу при атмосферному тиску -785 ° С. Зберігають і транспортують вуглекислий газ в сталевих балонах під тиском 60-70 кгс /см2. У стандартний балон місткістю 40 дм3 вміщається 25 кг рідкої вуглекислоти, яка при випаровуванні дає 12625 дм3 газу. Рідка вуглекислота займає 60-80% об'єму балона, інший обсяг заповнений випарувався газом.
Рідка вуглекислота здатна розчиняти воду;...
Формування та кристалізація зварювальної ванни
Формування зварювальної ванни відбувається під дією сили тяжіння розплавленого металу Ри, тиску джерела теплоти (наприклад, тиску дуги) Рд і сил поверхневого натягу Рп, що діють на поверхні металу. Характер дії цих сил залежить від положення...Плавлення електродного та основного металу
Зварений шов утворюється в результаті кристалізації металу зварювальної ванни. При зварюванні без додаткового металу розплавляється тільки основний метал. Метал, призначений для введення в зварювальну ванну на додаток до розплавленого основного...Оцінка технологічності конструкцій
Оцінка технологічності розроблюваного виробу складається з оцінки технологічності всіх вхідних в нього елементів (вузлів, агрегатів, деталей). Найбільш доцільно давати оцінку технологічності виробів на стадії проектування за кресленнями вироби. При цьому технологічність оцінюється в залежності від масштабу виробництва і відповідно до досягнутого технічним рівнем виготовлення подібних виробів.Найбільш всеосяжним критерієм технологічності будь розробляєтьсяконструкції, в тому числі звареної «Чи паяної, є вартість виготовлення виробу. Однак оцінка за вартістю виготовлення є дуже громіздкою і не завжди показовою, оскільки включає такі, що не пов'язані з технологічністю складові, як вартість матеріалів, амортизація основних засобів, спецрасходи і ін. У зв'язку з цим в якості основного показника технологічності часто використовують трудомісткість.
Загальна трудомісткість виготовлення зварного або паяного вузла складається з трудомісткості заготівельних операцій, механічної обробки деталей вузла, складання і зварювання або пайки вузлів і робіт з випробувань.
Другим основним показником технологічності є матеріаломісткість, що оцінюється коефіцієнтом використання матеріалів (т. Е. Ставленням чистого ваги вузла або його деталей до ваги матеріалів, що витрачаються на його виготовлення). Цей показник дає можливість судити не тільки про сам витраті матеріалів, але і про те, наскільки раціонально використовуються вихідні заготовки (лист, труби, прутки, штампування і т. Д.) І яка кількість матеріалів йде в відходи в процесі перетворення заготовок в готові деталі .
У своїй сукупності ці два показники досить повно характеризують технологічність конструкції зварного або паяного вузла і технічний рівень процесу його виготовлення.
При необхідності оцінка технологічності за основними показниками може бути уточнена з допомогою цілого ряду додаткових показників, які обирають залежно від конкретних вимог (коефіцієнт застосування автоматичних методів зварюванням або паянням; коефіцієнт наступності, коефіцієнт використання спеціальних матеріалів і ін.).
...