Az elektromos ívhegesztés fejlesztése
Az ívhegesztés története
Első gyakorlati alkalmazás egy szivárvány fémek elektromos hegesztésénél, amelyet csak 1882-ben szereztek meg, amikor N. N. Benardos Szentpéterváron megalkotta a „Fémek összekapcsolásának és szétválasztásának módszerét közvetlen elektromos áram hatására”, amelyet „electrohephaestusnak” nevezett.
N. S. Kurnakov, O. D. Khvolson és mások akadémikusainak következtetése szerint ennek a módszernek az a lényege, hogy a feldolgozott tárgyat az egyik, a szenet pedig a másik pólushoz csatlakoztatják, és a feszültségívet a feldolgozott objektum és a szén hasonló hatást fejt ki, mint a fúvóka lángja, amikor a fémet hevítik és olvasztják. Egy speciális szén vagy más vezetőképes elektródát helyeznek a tartóba, és az ívet kézzel támogatják.
1888-1890-ben az elektromos ív hőjének fémhegesztésére való felhasználásának módszerét N.G. bányamérnök fejlesztette tovább.Slavyanov, aki a szénelektródát kizárólag fémre cserélte, és kifejlesztett egy félautomata berendezést a fémelektróda táplálására az égés során és az ív fenntartására, amelyet "olvasztónak" nevezett.
A módok lényege elektromos ívhegesztés, amely N. N. Benardos és N. G. Slavyanov tehetséges mérnök-feltalálók munkája eredményeként jött létre, a mai napig változatlan, és a következőképpen jellemezhető: az elektróda és a termék összekapcsolt részei között kialakuló elektromos ív megolvasztja a termék alapanyagát. a termék hőjével megolvasztja az ívlángzónába juttatott elektródát – egy töltőanyagot, amely olvadt fémcseppek formájában kitölti a csatlakozást, és megolvad a termék nem nemesfémével. Ebben az esetben az ív teljes hőtermelését megfelelő üzemmód kiválasztásával szabályozzák, amelynek fő paramétere az áram.
A gyakorlati alkalmazásban számos olyan fejlesztés történt és történik a módszerekben, amelyek a folyamatok lényegét nem változtatják meg, de gyakorlati értéküket növelik. A megalkotott hegesztési módszerek fejlesztése együtt jár a hegesztéstechnika energetikai alapjainak fejlesztésével a hegesztés minőségének és termelékenységének javítása irányába.
A főbb feltételek, amelyek hozzájárultak ehhez a fejlődéshez:
-
az ív stabil működésének biztosítása;
-
megfelelő minőségű és erős kapcsolat elérése.
Az első feltételnek teljesült a hegesztési körülmények között létrejövő elektromos ív tulajdonságai által meghatározott jellemzőkkel rendelkező energiaforrások létrehozása.
Az ívet, mint a hegesztés során a fő fűtési és energiafogyasztót, dinamikus terhelés jellemzi, amelyben századmásodpercekben mért időközönként az íváramkörben éles változások jelennek meg az elektromos rendszerben.
Az elektróda megolvadása és a fémnek az elektródáról a munkadarabra való átvitele éles ingadozásokat okoz az ív hosszában és az ív áramforrás ismétlődő rövidzárlatát (másodpercenként legfeljebb 30-szor) nagyon rövid időközönként. Ebben az esetben az áram és a feszültség nem marad állandó, hanem pillanatnyi változást mutat egy bizonyos értékről a maximumra és fordítva.
Az ilyen hirtelen terhelésváltozások megzavarják az elektromos ívrendszer egyensúlyi állapotát. aktuális forrás… Ahhoz, hogy az ív bizonyos áramerősség mellett hosszú ideig égjen anélkül, hogy kialudna, és ne alakuljon át másfajta elektromos kisüléssé, szükséges, hogy az ívet tápláló áramforrás gyorsan reagáljon az ívben bekövetkező változásokra. az ív üzemmódját, és biztosítja annak stabil működését.
Az elektromos hegesztési technika fejlődésének korai szakaszában ez a beépített előtétellenállások segítségével történt az áramkorlátozás és az ív szekvenciális csillapítása érdekében az elektromos gépek főáramkörében. Ezt követően speciális esési karakterisztikájú és alacsony mágneses tehetetlenségű áramforrásokat hoznak létre, amelyek teljes mértékben megfelelnek a hegesztőív tulajdonságaiból adódó követelményeknek.
Az elektromos hegesztéstechnika fejlesztésével párhuzamosan olyan tanulmányokat is végeznek, amelyek lehetővé teszik az ív statikai jellemzőinek főbb paramétereinek meghatározását hegesztési körülmények között, valamint az energiaforrások optimális feltételeinek és főbb elektromos paramétereinek, valamint ezek hatásának tanulmányozását. az ív égésének stabilitása és folytonossága hegesztés közben.
A következő időszakban az elektromos hegesztőgépek folyamatának statikai és dinamikájának kutatása alapján kidolgozták a hegesztőgép-rendszerek és -berendezések osztályozását, és megalkották a hegesztőgépek egységes általánosított elméletét.
Az ívhegesztési eljárás jellemzői
Az elektromos ívhegesztés folyamata olyan fizikai, kémiai és elektromos jelenségek nagyon összetett komplexuma, amelyek minden szakaszában, rendkívül rövid időn belül folyamatosan előfordulnak. A fémolvasztás hagyományos kohászati eljárásaihoz képest a hegesztési folyamat eltér:
-
kis térfogatú fürdő olvadt fémmel;
-
a fémmelegítés magas hőmérséklete, amely nagy sebességnél és helyi melegítésnél magas hőmérsékleti gradiensekhez vezet:
-
elválaszthatatlan kapcsolat a felvitt fém és az alapfém között, az utóbbi mintegy formája az előbbinek.
Így egy kis térfogatú hegesztőmedencében a felhevített és megolvadt fémet jelentős tömegű, alacsonyabb hőmérsékletű alapfém veszi körül. Ez a körülmény természetesen meghatározza a fém nagy melegítési és hűtési sebességét, és ennek eredményeként meghatározza a hegesztőmedencében lejátszódó reakciók jellegét és irányát.
Az ívrésen áthaladva az olvadt további fém nagyon magas hőmérsékleten az ív atmoszférájának van kitéve, ami a fém oxidációjához és gázok felszívódásához vezet, valamint inert gázok (főleg nitrogén) aktiválódása figyelhető meg az ívben. ív, amelynek aktivitása elhanyagolható a hagyományos kohászati eljárásokban.
A hegesztőmedencében lévő megolvadt fém is ívatmoszférának van kitéve, ahol fizikai-kémiai reakciók mennek végbe a fém, szennyeződései és az általa elnyelt gázok között. E jelenségek következtében a leválasztott hegesztett fém megnövekedett oxigén- és nitrogéntartalommal rendelkezik, ami, mint ismeretes, csökkenti a fém mechanikai jellemzőit.
Amikor egy fém ívbe megy át, és olvadt állapotban marad a vasban lévő szennyeződés helyén, valamint az ötvöző adalékok égnek, ami szintén rontja a fém mechanikai tulajdonságait. A szennyeződések égése során keletkező gázok, valamint az olvadt fém megszilárdulása során a fémben feloldódó gázok üregek és pórusok kialakulásához vezethetnek a lerakódott fémben.
Így a hegesztés során fellépő folyamatok megnehezítik a jó minőségű hegesztési fém beszerzését. Ezek a nehézségek olyannak bizonyultak, hogy speciális intézkedések megtétele nélkül lehetetlen olyan hegesztési varrat előállítása, amely közel áll a hegesztési fém jellemzőihez, amely a hegesztés minőségének fő mutatója.
Az ívhegesztési technológia fejlesztése
A fő intézkedés, amely növelte a fémkötések minőségét és szilárdságát a meglévő ívhegesztési módszerekben, a speciális bevonatok használata volt - az elektródák bevonatai.
A kezdeti időszakban az ilyen bevonatok-bevonatok funkciója a gyulladás elősegítése és az ív stabilitásának növelése volt ionizáló hatásuk miatt. Később a vastag vagy jó minőségű bevonatok kifejlesztésével, amelyek funkciója az ív stabilitásának növelése mellett a lerakódott fém kémiai összetételének és szerkezetének javítása, a hegesztés minőségének jelentős javulása megfigyelt.
Az elektródák speciális bevonatainak fejlesztése az elmúlt években lehetővé tette a fémek víz alatti hegesztésének és vágásának alapvető módszereinek elterjedését. Ebben az esetben az elektródákon lévő bevonatok célja az is (az elektródánál lassabb égésük miatt), hogy védőpajzsot tartsanak fenn az ív körül, és olyan buborékot képezzenek, amelyben az ív a bevonatok égésekor felszabaduló gázokkal együtt ég. .
A hegesztett csatlakozás minőségének javulásával egyidejűleg a hegesztési termelékenység növekedése figyelhető meg, amelyet kézi hegesztésnél a hegesztőív teljesítményének növelésével érnek el a fémelektróda átmérőjének egyidejű növelésével. A teljesítmény jelentős növekedése és az elektródák méretének növekedése a kézi hegesztés automatikusra cseréléséhez vezetett.
Az automata hegesztésnél a legnagyobb nehézségeket az elektródabevonatok-bevonatok kérdése jelentette, amelyek nélkül a modern követelményeknek megfelelő jó minőségű hegesztés szinte lehetetlen.
Sikeres megoldás az volt, hogy a zúzott szemcsés folyasztószer bevonatát nem az elektródára, hanem az alapfémre táplálták.Ebben az esetben az ív egy fluxusréteg alatt ég, aminek köszönhetően az ív hője hatékonyabban hasznosul, és a varrat védve van a levegővel szemben. Ez a kiegészítés az alapvető fémelektródos hegesztési eljárás továbbfejlesztése volt, amely nagymértékben növelte a termelékenységet és javította a hegesztési minőséget.
Az összekötendő fémek hőállapotának szabályozása a hegesztési ív korszerű energiaforrásaival lehetővé teszi az illesztési folyamat minden átmeneti formájának megvalósítását a műanyagtól az anyagok folyékony, olvadt állapotáig. Ez a körülmény új lehetőségeket nyit meg nemcsak a különböző fémek, hanem a nem fémes anyagok összekapcsolására is.
A technológiai hegesztési folyamatok fejlesztésével a hegesztett szerkezetek szilárdsága és megbízhatósága nő. A kezdeti időszakban, amikor a hegesztési folyamatot kizárólag manuálisan végezték, az elektromos ívhegesztést minden típusú helyreállítási és javítási munkában alkalmazták.
Az elektromos ívhegesztés, mint az egyik fő és fejlett technológiai folyamat jelen pillanatban vitathatatlan. A különböző iparágakban szerzett hegesztési tapasztalatok egyértelműen bebizonyították, hogy ez a fémmegmunkálási módszer nemcsak fémmegtakarítást tesz lehetővé (25-50%), hanem jelentősen felgyorsítja minden típusú fémszerkezet gyártását.
A folyamat gépesítésének és automatizálásának fejlesztése, amelynek célja a termelékenység folyamatos növelése, a hegesztés minőségének és szilárdságának folyamatos növekedésével kombinálva, tovább bővíti alkalmazási körét.Jelenleg az elektromos ívhegesztés a vezető technológiai eljárás minden típusú, statikus és dinamikus terhelés mellett alacsony és magas hőmérsékleten működő fémszerkezetek gyártásában.
További érdekes és hasznos cikkek az elektromos hegesztésről: