Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Сварка штангой над головой.

Сварка - это производственный процесс, в ходе которого материалы, обычно металлы или термопласты , соединяются с использованием высокой температуры для расплавления деталей и их охлаждения, вызывая плавление . Сварка отличается от методов соединения металлов при более низких температурах, таких как пайка и пайка , которые не плавят основной металл.

Помимо плавления основного металла, в соединение обычно добавляют присадочный материал для образования ванны расплавленного материала ( сварочной ванны ), которая охлаждается, образуя соединение, которое в зависимости от конфигурации сварного шва (стык, полное проплавление, угловое соединение и т. .), может быть прочнее основного материала (основного металла). Давление также может использоваться в сочетании с нагревом или само по себе для получения сварного шва. Сварка также требует формы экрана для защиты присадочных или расплавленных металлов от загрязнения или окисления .

Для сварки может использоваться множество различных источников энергии, включая газовое пламя (химическое), электрическую дугу (электрическую), лазер , электронный луч , трение и ультразвук . Хотя сварка часто является промышленным процессом, она может выполняться во многих различных средах, в том числе на открытом воздухе, под водой и в открытом космосе . Сварка - опасное занятие, и необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы избежать ожогов , поражения электрическим током , повреждения зрения, вдыхания ядовитых газов и паров, а также воздействия интенсивного ультрафиолетового излучения .

До конца 19 века единственным процессом сварки была кузнечная сварка , которую кузнецы тысячелетиями использовали для соединения железа и стали путем нагрева и обработки молотком. Дуговая сварка и кислородно-топливная сварка были одними из первых процессов, разработанных в конце века, и вскоре после этого последовала контактная сварка сопротивлением . Технологии сварки быстро развивались в начале 20 века, поскольку мировые войны вызвали спрос на надежные и недорогие методы соединения. После войн было разработано несколько современных методов сварки, в том числе ручные методы, такие как дуговая сварка защищенным металлом., в настоящее время один из самых популярных методов сварки, а также полуавтоматических и автоматических процессов, таких как газовая дуговая сварка , сварка под флюсом , порошковая сварка и электрошлаковая сварка . Развитие продолжилось с изобретением лазерно-лучевой сварки , электронно-лучевой сварки , магнитно-импульсной сварки и сварки трением с перемешиванием во второй половине века. Сегодня, когда наука продолжает развиваться, роботизированная сварка является обычным явлением в промышленных условиях, а исследователи продолжают разрабатывать новые методы сварки и лучше понимать качество сварки.

Этимология [ править ]

Термин «сварной шов» имеет английское происхождение и уходит корнями в Скандинавию . Его часто путают с древнеанглийским словом weald , означающим «лесной массив», но со временем это слово превратилось в современную версию «дикий». Древнеанглийское слово для обозначения сварочного железа было samod (объединять) или samodwellung (объединять горячее, причем «горячее» больше относилось к раскаленному докрасна или набухающей ярости; в отличие от samodfæst , «связывать вместе веревкой или застежками». "). [1] Термин «сварка» происходит от среднеанглийского глагола «хорошо» ( wæll ; множественное число / настоящее время:wælle ) или "welling" ( wællen), что означает: «нагреть» (до максимально возможной температуры); «довести до кипения». Современное слово, вероятно, произошло от причастия прошедшего времени, «welled» ( wællende ), с добавлением «d» для этой цели, распространенного в германских языках англов и саксов . Впервые он был записан на английском языке в 1590 году из версии христианской Библии , первоначально переведенной на английский язык Джоном Уиклиффом в четырнадцатом веке. Первоначальная версия из Исаии 2: 4 гласит: « ... они должны превратить свои уступы в доли ... » (они превратят свои мечи в орала), тогда как версия 1590 года была изменена на «... thei shullen wellle togidere her swerdes in-to scharris ... "(они будут сваривать свои мечи на орала), предполагая, что это конкретное использование слова, вероятно, стало популярным в английском языке где-то между этими периодами. [2]

Слово происходит от Старого шведского слова Валла , что означает «кипения». Швеция была крупным экспортером железа в средние века , и многие другие европейские языки использовали разные слова, но с тем же значением для обозначения сварочного железа, такие как иллирийское (греческое) variti (кипятить), турецкий kaynamak (кипятить). , Grison (швейцарский) bulgir (кипятить) или латышский (латышский) пиломатериал (для сварки или пайки, производный от wdrit , для кипячения). Однако в шведском языке это слово относилось к соединению металлов только в сочетании со словом, обозначающим железо ( järn ), как в valla järn(буквально: кипятить железо). Слово, возможно, вошло в английский язык из шведской торговли железом или, возможно, было импортировано с тысячами поселений викингов, которые прибыли в Англию до и во время эпохи викингов , поскольку более половины наиболее распространенных английских слов в повседневном употреблении имеют скандинавское происхождение. [3] [4]

История [ править ]

Железный столб Дели, Индия

История соединения металлов насчитывает несколько тысячелетий. Самые ранние примеры этого относятся к эпохе бронзы и железа в Европе и на Ближнем Востоке . Древнегреческий историк Геродот утверждает в «Истории V века до нашей эры», что Глава Хиоса «был человеком, который в одиночку изобрел сварку железа». [5] Сварка была использована при строительстве железного столба в Дели , возведенного в Дели , Индия, около 310 г. н.э. и весом 5,4  метрических тонны . [6]

В Средних веках привели достижение в кузнечной сварке , в которых кузнецы стучал нагретый металл до тех пор , пока произошло склеивание. В 1540 году Ваннокчо Бирингуччо опубликовал книгу «Пиротехника» с описанием операции по ковке. [7] Мастера эпохи Возрождения были умелыми в этом процессе, и промышленность продолжала расти в течение следующих столетий. [7]

В 1800 году сэр Хамфри Дэви открыл короткоимпульсную электрическую дугу и представил свои результаты в 1801 году. [8] [9] [10] В 1802 году русский ученый Василий Петров создал непрерывную электрическую дугу, [10] [11] [12 ] ] и впоследствии опубликовал «Новости гальванических-вольтаических экспериментов» в 1803 году, в которых он описал эксперименты, проведенные в 1802 году. Большое значение в этой работе имело описание стабильного дугового разряда и указание на его возможное использование во многих приложениях. один из них плавит металлы. [13] В 1808 году Дэви, который не знал о работах Петрова, заново открыл непрерывную электрическую дугу. [9] [10] В 1881–82 изобретателиНиколай Бенардос (русский) и Станислав Ольшевский (польский) [14] создали первый метод электродуговой сварки, известный как углеродная дуговая сварка с использованием углеродных электродов. Достижения в области дуговой сварки продолжились с изобретением металлических электродов в конце 1800-х годов русским Николаем Славяновым (1888 г.) и американцем К. Л. Коффином (1890 г.). Примерно в 1900 году компания AP Strohmenger выпустила в Великобритании металлический электрод с покрытием , который давал более стабильную дугу. В 1905 году русский ученый Владимир Миткевич предложил использовать для сварки трехфазную электрическую дугу. Переменный токСварка была изобретена CJ Holslag в 1919 году, но не стала популярной в течение следующего десятилетия. [15]

Сварка сопротивлением также развивалась в последние десятилетия XIX века, и первые патенты были получены в 1885 году Элиху Томсону , который в последующие 15 лет обеспечил дальнейшие успехи. Термитная сварка была изобретена в 1893 году, и примерно в то же время стал широко применяться другой процесс - кислородно-топливная сварка. Ацетилен был открыт в 1836 году Эдмундом Дэви , но его использование в сварке не было практичным до 1900 года, когда была разработана подходящая горелка . [16]Сначала кислородная сварка была одним из наиболее популярных методов сварки из-за ее портативности и относительно низкой стоимости. Однако по мере развития 20-го века он потерял популярность в промышленных приложениях. В значительной степени она была заменена дуговой сваркой, поскольку были сделаны успехи в области металлических покрытий (известных как флюс ). [17] Флюс, покрывающий электрод, в первую очередь защищает основной материал от примесей, но также стабилизирует дугу и может добавлять легирующие компоненты в металл сварного шва. [18]

Мост Мавжице

Первая мировая война вызвала большой всплеск использования сварки, и различные военные державы пытались определить, какой из нескольких новых сварочных процессов будет лучшим. Британцы в основном использовали дуговую сварку и даже построили корабль «Фуллагар» с полностью сварным корпусом. [19] [20] Дуговая сварка была впервые применена к самолетам во время войны, так как фюзеляжи некоторых немецких самолетов были построены с использованием этого процесса. [21] Также заслуживает внимания первый в мире сварной автодорожный мост - Мост Мауржице в Польше (1928 г.). [22]

Сварка ацетиленом на водяной рубашке цилиндра, армия США, 1918 г.

В течение 1920-х годов в технологии сварки были достигнуты большие успехи, включая введение в 1920 году автоматической сварки, при которой электродная проволока подавалась непрерывно. Защитный газ стал предметом пристального внимания, поскольку ученые пытались защитить сварные швы от воздействия кислорода и азота в атмосфере. Пористость и хрупкость были основными проблемами, и разработанные решения включали использование водорода , аргона и гелия в качестве сварочной атмосферы. [23] В течение следующего десятилетия дальнейшие успехи позволили сварку химически активных металлов, таких как алюминий и магний.. Это в сочетании с разработками в области автоматической сварки, переменного тока и флюсов привело к значительному развитию дуговой сварки в 1930-х годах, а затем во время Второй мировой войны. [24] В 1930 году было спущено на воду первое цельносварное торговое судно M / S Carolinian .

В середине века было изобретено много новых методов сварки. В 1930 году Кайл Тейлор был ответственным за выпуск приварных шпилек , которые вскоре стали популярными в судостроении и строительстве. В том же году была изобретена дуговая сварка под флюсом, и она продолжает оставаться популярной сегодня. В 1932 году россиянин Константин Хренов осуществил первую подводную электродуговую сварку. Газовая вольфрамовая дуговая сварка после десятилетий развития была окончательно доведена до совершенства в 1941 году, а в 1948 году последовала газовая дуговая сварка металлическим электродом, что позволило быстро сваривать цветные металлыматериалы, но требующие дорогих защитных газов. Дуговая сварка защищенным металлом была разработана в 1950-х годах с использованием плавящегося электрода с флюсовым покрытием и быстро стала самым популярным процессом дуговой сварки металла. В 1957 году дебютировал процесс дуговой сварки порошковой проволокой, в котором самозащитный проволочный электрод можно было использовать с автоматическим оборудованием, что привело к значительному увеличению скорости сварки, и в том же году Роберт Гейдж изобрел плазменную сварку . Электрошлаковая сварка была введена в 1958 году, а в 1961 году последовала ее родственница - электрогазовая сварка. [25] В 1953 году советский ученый Н.Ф. Казаков предложил метод диффузионной сварки . [26]

Среди других недавних достижений в области сварки - прорыв в области электронно-лучевой сварки в 1958 году, который сделал возможной глубокую и узкую сварку за счет концентрированного источника тепла. После изобретения лазера в 1960 году лазерная сварка появилась несколько десятилетий спустя и оказалась особенно полезной при высокоскоростной автоматической сварке. Магнитно-импульсная сварка (MPW) используется в промышленности с 1967 года. Сварка трением с перемешиванием была изобретена в 1991 году Уэйном Томасом из Института сварки (TWI, Великобритания) и нашла высококачественное применение во всем мире. [27] Все эти четыре новых процесса по-прежнему довольно дороги из-за высокой стоимости необходимого оборудования, что ограничивало их применение. [28]

Методы [ править ]

Некоторые из наиболее распространенных современных методов сварки:

  • Дуговая сварка защищенным металлом (SMAW), также известная как «сварка палкой».
  • Газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW), также известная как TIG (вольфрам, инертный газ).
  • Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), также известная как MIG (металл, инертный газ).
  • Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW) очень похожа на MIG.
  • Сварка под флюсом (SAW), обычно называемая суб-дугой.
  • Электрошлаковая сварка (ЭШС) - высокопроизводительный процесс для более толстых материалов.

Процессы [ править ]

Дуга [ править ]

В этих процессах используется источник сварочного тока для создания и поддержания электрической дуги между электродом и основным материалом для плавления металлов в точке сварки. Они могут использовать как постоянный ток (DC), так и переменный ток (AC), а также расходуемые или неплавящиеся электроды . Область сварки иногда защищают инертным или полуинертным газом определенного типа , известным как защитный газ, а также иногда используется присадочный материал.

Источники питания [ править ]

Для подачи электроэнергии, необходимой для процессов дуговой сварки, можно использовать множество различных источников питания. Наиболее распространенными источниками питания для сварки являются источники постоянного тока и постоянного напряжения.Источники питания. При дуговой сварке длина дуги напрямую связана с напряжением, а количество подводимого тепла связано с током. Источники питания постоянного тока чаще всего используются для процессов ручной сварки, таких как дуговая сварка газом вольфрамовым электродом и дуговая сварка в среде защитного металла, поскольку они поддерживают относительно постоянный ток даже при изменении напряжения. Это важно, потому что при ручной сварке может быть трудно удерживать электрод идеально устойчивым, и, как следствие, длина дуги и, следовательно, напряжение имеют тенденцию колебаться. Источники питания с постоянным напряжением поддерживают постоянное напряжение и изменяют ток, поэтому они чаще всего используются для автоматизированных сварочных процессов, таких как газовая дуговая сварка, дуговая сварка порошковой проволокой и дуговая сварка под флюсом. В этих процессах длина дуги остается постоянной,поскольку любое колебание расстояния между проводом и основным материалом быстро устраняется большим изменением силы тока. Например, если проволока и основной материал подойдут слишком близко, ток будет быстро увеличиваться, что, в свою очередь, приведет к увеличению тепла и оплавлению кончика проволоки, возвращая его на исходное расстояние разделения.[29]

Тип используемого тока играет важную роль при дуговой сварке. В процессах с плавящимся электродом, таких как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе и газовая дуговая сварка, обычно используется постоянный ток, но электрод может заряжаться как положительно, так и отрицательно. При сварке положительно заряженный анод будет иметь большую концентрацию тепла, и в результате изменение полярности электрода влияет на свойства сварного шва. Если электрод заряжен положительно, основной металл будет более горячим, что приведет к увеличению проплавления и скорости сварки. В качестве альтернативы, отрицательно заряженный электрод приводит к более мелким сварным швам. [30]В процессах с использованием неплавящегося электрода, таких как сварка газовой вольфрамовой дугой, можно использовать как постоянный, так и переменный ток любого типа. Однако при постоянном токе, поскольку электрод создает только дугу и не обеспечивает присадочный материал, положительно заряженный электрод вызывает неглубокие сварные швы, а отрицательно заряженный электрод - более глубокие сварные швы. [31] Между этими двумя быстро проходит переменный ток, что приводит к сварке со средней проплавкой. Один из недостатков переменного тока, тот факт, что дуга должна повторно зажигаться после каждого перехода через нуль, был устранен с помощью изобретения специальных блоков питания, которые вырабатывают прямоугольную форму волны вместо нормальной синусоидальной волны , что делает возможным быстрое прохождение нулевой точки и сводит к минимуму последствия проблемы.[32]

Процессы [ править ]

Одним из наиболее распространенных видов дуговой сварки является дуговая сварка в среде защитного металла (SMAW); [33] она также известна как ручная дуговая сварка металлом (MMAW) или сварка стержнем. Электрический ток используется для зажигания дуги между основным материалом и стержнем плавящегося электрода, который изготовлен из присадочного материала (обычно из стали) и покрыт флюсом, который защищает область сварного шва от окисления и загрязнения за счет образования диоксида углерода (CO 2 ). газ в процессе сварки. Сам сердечник электрода действует как присадочный материал, поэтому отдельный наполнитель не нужен. [33]

Дуговая сварка защищенным металлом

Этот процесс универсален и может выполняться с помощью относительно недорогого оборудования, что делает его хорошо подходящим для работы в магазине и полевых работ. [33] [34] Оператор может стать достаточно опытным, пройдя скромное обучение, и может достичь мастерства с опытом. Время сварки довольно велико, так как расходные электроды необходимо часто заменять, а шлак, остатки флюса, необходимо удалять после сварки. [33] Кроме того, процесс обычно ограничивается сваркой черных металлов, хотя специальные электроды сделали возможной сварку чугуна , нержавеющей стали, алюминия и других металлов. [34]

Схема дуги и зоны сварного шва при дуговой сварке защищенным металлом.
1. Покрытие
2. Пруток
3. Защитный газ
4. Плавление
5. Основной металл
6. Сварной металл
7. Затвердевший шлак

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), также известная как сварка в среде инертного газа или MIG, представляет собой полуавтоматический или автоматический процесс, в котором используется непрерывная подача проволоки в качестве электрода и смесь инертного или полуинертного газа для защиты сварного шва от загрязнения. . Поскольку электрод является непрерывным, скорость сварки для GMAW больше, чем для SMAW. [35]

Связанный процесс, дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW), использует аналогичное оборудование, но использует проволоку, состоящую из стального электрода, окружающего порошковый наполнитель. Эта порошковая проволока более дорогая, чем стандартная сплошная проволока, и может выделять дым и / или шлак, но она обеспечивает еще более высокую скорость сварки и большее проникновение металла. [36]

Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW) или сварка вольфрамовым инертным газом (TIG) - это процесс ручной сварки, в котором используется неплавящийся вольфрамовый электрод, смесь инертного или полуинертного газа и отдельный присадочный материал. [37] Этот метод особенно полезен для сварки тонких материалов, он характеризуется стабильной дугой и высококачественными сварными швами, но требует значительных навыков оператора и может выполняться только на относительно низких скоростях. [37]

GTAW может использоваться практически для всех свариваемых металлов, хотя чаще всего применяется для нержавеющей стали и легких металлов. Он часто используется, когда качество сварных швов чрезвычайно важно, например, в велосипедах , самолетах и ​​на море. [37]В родственном процессе, плазменной сварке, также используется вольфрамовый электрод, но для создания дуги используется плазменный газ. Дуга более концентрированная, чем дуга GTAW, что делает поперечный контроль более критичным и, таким образом, в целом ограничивает технику механизированным процессом. Благодаря стабильному току, этот метод можно использовать для материалов большей толщины, чем при GTAW, и он намного быстрее. Его можно применять ко всем тем же материалам, что и GTAW, за исключением магния, и автоматическая сварка нержавеющей стали является одним из важных применений этого процесса. Разновидностью этого процесса является плазменная резка , эффективный процесс резки стали. [38]

Сварка под флюсом (SAW) - это высокопроизводительный метод сварки, при котором дуга зажигается под покровным слоем флюса. Это увеличивает качество дуги, поскольку загрязняющие вещества в атмосфере блокируются флюсом. Шлак, образующийся на сварном шве, обычно снимается сам по себе, и в сочетании с использованием непрерывной подачи проволоки скорость наплавки высока. Рабочие условия значительно улучшаются по сравнению с другими процессами дуговой сварки, поскольку флюс скрывает дугу и почти не образуется дыма. Этот процесс обычно используется в промышленности, особенно для крупногабаритных изделий и при производстве сварных сосудов под давлением. [39] Другие процессы дуговой сварки включают атомарно-водородную сварку , электрошлаковую сварку (ЭШС), электрогазовую сварку., и дуговой сваркой шпилек . [40] ESW - это высокопроизводительный однопроходный процесс сварки более толстых материалов от 1 дюйма (25 мм) до 12 дюймов (300 мм) в вертикальном или близком к вертикальному положении.

Газовая сварка [ править ]

Наиболее распространенным процессом газовой сварки является кислородно-топливная сварка [17], также известная как кислородно- ацетиленовая сварка. Это один из старейших и наиболее универсальных сварочных процессов, но в последние годы он стал менее популярным в промышленности. Он до сих пор широко используется для сварки труб и трубок, а также при ремонтных работах. [17]

Это относительно недорогое и простое оборудование, обычно использующее сжигание ацетилена в кислороде для получения температуры сварочного пламени около 3100 ° C (5600 ° F). [17] Поскольку пламя менее концентрировано, чем электрическая дуга, оно вызывает более медленное охлаждение сварного шва, что может привести к большим остаточным напряжениям и деформации сварного шва, хотя облегчает сварку высоколегированных сталей. Подобный процесс, обычно называемый кислородной резкой, используется для резки металлов. [17]

Сопротивление [ править ]

При контактной сварке выделяется тепло за счет прохождения тока через сопротивление, вызванное контактом двух или более металлических поверхностей. Небольшие лужи расплавленного металла образуются в зоне сварного шва, когда через металл пропускается большой ток (1000–100 000 А ). [41] В целом, методы контактной сварки эффективны и вызывают незначительное загрязнение, но их применение несколько ограничено, а стоимость оборудования может быть высокой. [41]

Точечный сварщик

Точечная сварка - это популярный метод контактной сварки, используемый для соединения перекрывающихся металлических листов толщиной до 3 мм. [41] Два электрода одновременно используются для зажима металлических листов вместе и для пропускания тока через листы. Преимущества этого метода включают эффективное использование энергии , ограниченную деформацию заготовки, высокую производительность, простую автоматизацию и отсутствие необходимых присадочных материалов. Прочность сварного шва значительно ниже, чем при использовании других методов сварки, поэтому данный процесс подходит только для определенных областей применения. Он широко используется в автомобильной промышленности - на обычных автомобилях промышленные роботы могут сделать несколько тысяч точечных сварных швов . Специализированный процесс, называемый дробеструйной сваркой, может использоваться для точечной сварки нержавеющей стали. [41]

Как и точечная сварка, шовная сварка основана на использовании двух электродов для приложения давления и тока для соединения металлических листов. Однако вместо заостренных электродов электроды в форме колеса катятся вдоль и часто питают заготовку, что позволяет выполнять длинные непрерывные сварные швы. В прошлом этот процесс использовался при производстве банок для напитков, но теперь его применение более ограничено. [41] Другие методы контактной сварки включают стыковую сварку , [42] оплавление , выпуклую сварку и сварку с высадкой . [41]

Луч энергии [ править ]

Методы энерголучевой сварки, а именно лазерная сварка и электронно-лучевая сварка , являются относительно новыми процессами, которые стали довольно популярными в высокопроизводительных приложениях. Эти два процесса очень похожи и отличаются, прежде всего, источником энергии. При лазерной сварке используется сильно сфокусированный лазерный луч, в то время как электронно-лучевая сварка выполняется в вакууме с использованием электронного луча. Оба имеют очень высокую плотность энергии, что делает возможным глубокое проплавление сварного шва и минимизирует размер области сварного шва. Оба процесса чрезвычайно быстры и легко автоматизируются, что делает их высокопроизводительными. Основными недостатками являются очень высокая стоимость оборудования (хотя она снижается) и подверженность термическому растрескиванию. Разработки в этой области включаютлазерно-гибридная сварка , в которой используются принципы как лазерной, так и дуговой сварки для еще лучших свойств сварного шва, лазерной наплавки и рентгеновской сварки . [43]

Твердотельный [ править ]

Таблица классификации процессов твердотельной сварки [44]

Как и первый процесс сварки, кузнечная сварка, некоторые современные методы сварки не предполагают плавления соединяемых материалов. Одна из самых популярных - ультразвуковая сварка - используется для соединения тонких листов или проволоки из металла или термопласта путем их вибрации с высокой частотой и под высоким давлением. [45]Используемое оборудование и методы аналогичны сварке сопротивлением, но вместо электрического тока подача энергии обеспечивается вибрацией. Сварка металлов с помощью этого процесса не включает плавление материалов; вместо этого сварной шов формируется путем горизонтального механического колебания под давлением. При сварке пластмасс материалы должны иметь одинаковую температуру плавления, а вибрации вносятся вертикально. Ультразвуковая сварка обычно используется для электрических соединений алюминия или меди, и это также очень распространенный процесс сварки полимеров. [45]

Другой распространенный процесс, сварка взрывом , включает соединение материалов путем их соединения под очень высоким давлением. Энергия удара пластифицирует материалы, образуя сварной шов, хотя выделяется лишь ограниченное количество тепла. Этот процесс обычно используется для сварки разнородных материалов, включая соединение алюминия с углеродистой сталью в корпусах судов и нержавеющей стали или титана с углеродистой сталью в нефтехимических сосудах высокого давления. [45]

Другие процессы твердотельные сварки включают в себя сварка трением ( в том числе сварки трением с перемешиванием и трением с перемешиванием точечной сварки ), [46] магнитной импульсной сварки , [47] коэкструзии сварки, холодной сварки , диффузионной сварки , экзотермическая сварка , сварка ТВЧ , горячая сварка давлением, индукционная сварка и склеивание валков . [45]

Геометрия [ править ]

Распространенные типы сварных соединений - (1) квадратное стыковое соединение, (2) V-образное стыковое соединение, (3) соединение внахлест, (4) тройник

Геометрическую подготовку сварных швов можно выполнять разными способами. Пять основных типов сварных соединений - это стыковое соединение, соединение внахлест, угловое соединение, краевое соединение и тройник (вариант последнего - крестообразный ). Существуют и другие варианты - например, подготовительные швы с двойным V-образным вырезом характеризуются двумя кусками материала, каждый сужающийся к одной центральной точке на половине своей высоты. Подготовительные швы с одинарной U-образной и двойной U-образной формы также довольно распространены - вместо прямых краев, таких как подготовительные швы с одинарной и двойной V-образной линией, они изогнуты, образуя форму U-образной формы. Соединения внахлестку также обычно имеют более двух куски толщиной - в зависимости от используемого процесса и толщины материала многие куски можно сваривать вместе с геометрическим замыканием внахлест. [48]

Многие сварочные процессы требуют использования особой конструкции соединения; например, контактная точечная сварка, лазерная сварка и электронно-лучевая сварка наиболее часто выполняются на соединениях внахлест. Другие методы сварки, такие как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе, чрезвычайно универсальны и позволяют сваривать практически любые типы соединений. Некоторые процессы также могут использоваться для выполнения многопроходных сварных швов, при которых одному шву дают остыть, а затем поверх него выполняется другой шов. Это позволяет, например, сваривать толстые секции, расположенные в подготовительном шве с одним V-образным вырезом. [49]

Поперечное сечение сварного стыкового соединения: самый темный серый цвет представляет зону сварного шва или плавления, средний серый цвет - зону термического влияния, а самый светлый серый цвет - основной материал.

После сварки в зоне сварного шва можно выделить несколько отдельных участков. Сам сварной шов называется зоной плавления - точнее, это место, где в процессе сварки был уложен присадочный металл. Свойства зоны плавления зависят в первую очередь от используемого присадочного металла и его совместимости с основными материалами. Он окружен зоной термического влияния - участком, микроструктура и свойства которого были изменены сварным швом. Эти свойства зависят от поведения основного материала при нагревании. Металл в этой области часто слабее, чем основной материал и зона плавления, а также там обнаруживаются остаточные напряжения. [50]

Качество [ править ]

Синяя область является результатом окисления при соответствующей температуре 600 ° F (316 ° C). Это точный способ определения температуры, но он не отражает ширину ЗТВ. ЗТВ - это узкая область, которая непосредственно окружает сварной основной металл.

Многие различные факторы влияют на прочность сварных швов и материала вокруг них, включая метод сварки, количество и концентрацию подводимой энергии, свариваемость основного материала, присадочного материала и материала флюса, конструкцию соединения и взаимодействия. между всеми этими факторами. [51] Для проверки качества сварного шва обычно используются методы разрушающего или неразрушающего контроля для проверки того, что сварные швы не имеют дефектов, имеют приемлемые уровни остаточных напряжений и деформации и имеют приемлемые свойства зоны термического влияния (HAZ). Виды сварочных дефектоввключают трещины, деформацию, газовые включения (пористость), неметаллические включения, неплавление, неполное проплавление, разрыв пластин и поднутрение.

Металлообрабатывающая промышленность установила спецификации и нормы, чтобы направлять сварщиков , инспекторов сварки , инженеров , менеджеров и владельцев собственности в правильную технику сварки, проектирование сварных швов, как оценивать качество Спецификации процедуры сварки , как оценивать навыки человека, выполняющего сварного шва и как обеспечить качество сварочных работ. [51] Такие методы, как визуальный осмотр , рентгенография , ультразвуковой контроль , фазированные ультразвуковые , краситель дефектоскопии , осмотр магнитной частицы , илипромышленная компьютерная томография может помочь в обнаружении и анализе определенных дефектов.

Зона термического влияния [ править ]

Зона термического влияния (HAZ) представляет собой кольцо, окружающее сварной шов, в котором температура процесса сварки в сочетании с напряжениями неравномерного нагрева и охлаждения изменяют свойства термообработки сплава. Влияние сварки на материал, окружающий сварной шов, может быть пагубным - в зависимости от используемых материалов и подводимой теплоты используемого сварочного процесса ЗТВ может иметь различные размеры и прочность. Температуропроводностиосновного материала играет большую роль - если коэффициент диффузии высокий, скорость охлаждения материала высока, а ЗТВ относительно мала. И наоборот, низкий коэффициент диффузии приводит к более медленному охлаждению и большей HAZ. Количество тепла, выделяемого в процессе сварки, также играет важную роль, поскольку такие процессы, как кислородно-ацетиленовая сварка, имеют неконцентрированное тепловложение и увеличивают размер ЗТВ. Такие процессы, как сварка лазерным лучом, дают высококонцентрированное ограниченное количество тепла, что приводит к небольшой ЗТВ. Дуговая сварка находится между этими двумя крайностями, при этом отдельные процессы несколько различаются по тепловложению. [52] [53] Для расчета погонной энергии при дуговой сварке можно использовать следующую формулу:

где Q = погонная энергия ( кДж / мм), V = напряжение ( В ), I = ток (A) и S = скорость сварки (мм / мин). Эффективность зависит от используемого процесса сварки: дуговая сварка в защитном металлическом корпусе имеет значение 0,75, газовая дуговая сварка металлическим электродом и сварка под флюсом - 0,9, а дуговая сварка вольфрамовым электродом - 0,8. [54] Методы снижения напряжений и хрупкости, возникающие в ЗТВ, включают снятие напряжений и отпуск . [55]

Продление срока службы с помощью методов реабилитации [ править ]

Пример: высокочастотная ударная обработка для продления срока службы

Прочность и срок службы динамически нагруженных сварных стальных конструкций во многих случаях определяется сварными швами, в частности сварными переходами. За счет выборочной обработки переходов шлифованием (абразивной резкой) , дробеструйной обработкой , высокочастотной ударной обработкой и т. Д. Долговечность многих конструкций значительно увеличивается.

Металлургия [ править ]

Большинство используемых твердых тел представляют собой технические материалы, состоящие из кристаллических твердых частиц, в которых атомы или ионы расположены в повторяющемся геометрическом узоре, который известен как структура решетки . Единственным исключением является материал, сделанный из стекла, которое представляет собой комбинацию переохлажденной жидкости и полимеров, которые представляют собой агрегаты больших органических молекул. [56]

Сцепление кристаллических твердых частиц достигается за счет металлической или химической связи, которая образуется между составляющими атомами. Химические связи можно разделить на два типа: ионные и ковалентные . Чтобы сформировать ионную связь, валентный или связывающий электрон отделяется от одного атома и присоединяется к другому атому, образуя ионы с противоположным зарядом . Связь в статическом положении - это когда ионы занимают положение равновесия, в котором результирующая сила между ними равна нулю. Когда на ионы действует сила растяжения , межионное расстояние увеличивается, создавая силу электростатического притяжения, в то время как сила отталкивания при сжатиисила между атомными ядрами является доминирующей. [56]

Ковалентная связь имеет место, когда один из составляющих атомов теряет один или несколько электронов, а другой атом получает электроны, в результате чего возникает электронное облако, которое разделяет молекула в целом. И при ионном, и при ковалентном связывании расположение ионов и электронов ограничено относительно друг друга, что приводит к тому, что связь становится характерно хрупкой . [56]

Металлическую связь можно классифицировать как тип ковалентной связи, при которой составляющие атомы относятся к одному типу и не соединяются друг с другом с образованием химической связи. Атомы потеряют электрон (ы), образуя массив положительных ионов. Эти электроны разделяются решеткой, которая делает электронный кластер мобильным, поскольку электроны могут двигаться так же, как и ионы. Для этого он придает металлам их относительно высокую теплопроводность и электрическую проводимость, а также характерную пластичность . [56]

Три из наиболее часто используемых структур кристаллической решетки в металлах - это объемноцентрированная кубическая , гранецентрированная кубическая и плотноупакованная гексагональная . Ферритная сталь имеет объемно -центрированную кубическую структуру, а аустенитная сталь , цветные металлы, такие как алюминий , медь и никель, имеют гранецентрированную кубическую структуру. [56]

Пластичность - важный фактор в обеспечении целостности конструкций, позволяя им выдерживать локальные концентрации напряжений без разрушения. Кроме того, конструкции должны иметь приемлемую прочность, которая связана с пределом текучести материала . Как правило, с увеличением предела текучести материала происходит соответствующее снижение вязкости разрушения . [56]

Снижение вязкости разрушения также можно отнести к эффекту охрупчивания примесей или для объемно-центрированных кубических металлов из-за снижения температуры. Металлы и, в частности, стали имеют переходный температурный диапазон, где выше этого диапазона металл имеет приемлемую пластичность при надрезе, а ниже этого диапазона материал становится хрупким. В пределах диапазона поведение материалов непредсказуемо. Снижение вязкости разрушения сопровождается изменением внешнего вида излома. Находясь выше перехода, трещина в основном происходит из-за слияния микропустот, в результате чего трещина выглядит волокнистой.. Когда температура упадет, на трещине появятся признаки фасок скола. Эти два явления видны невооруженным глазом. Хрупкие трещины на стальных пластинах могут появиться под микроскопом в виде шевронов . Эти стрелкообразные выступы на поверхности трещины указывают на происхождение трещины. [56]

Вязкость разрушения измеряется с использованием прямоугольного образца с надрезом и трещинами, размеры которого указаны в стандартах, например ASTM E23. Существуют и другие способы оценки или измерения вязкости разрушения с помощью следующего: испытание на удар по Шарпи согласно ASTM A370; Испытание на раскрытие вершины трещины (CTOD) согласно BS 7448–1; Интегральный тест J согласно ASTM E1820; Испытание падающим грузом Пеллини согласно ASTM E208. [56]

Необычные условия [ править ]

Подводная сварка

Хотя многие сварочные работы выполняются в контролируемых средах, таких как фабрики и ремонтные мастерские, некоторые сварочные процессы обычно используются в самых разных условиях, например на открытом воздухе, под водой и в вакууме.(например, космос). На открытом воздухе, например, в строительстве и при ремонте на открытом воздухе, дуговая сварка защищенным металлом является наиболее распространенным процессом. Процессы, в которых для защиты сварного шва используются инертные газы, не могут быть легко использованы в таких ситуациях, поскольку непредсказуемые атмосферные движения могут привести к повреждению сварного шва. Дуговая сварка защищенным металлом также часто используется при подводной сварке при строительстве и ремонте судов, морских платформ и трубопроводов, но другие, такие как дуговая сварка порошковой проволокой и дуговая сварка вольфрамовым электродом, также широко распространены. Возможна и сварка в космосе. Впервые она была предпринята в 1969 году российскими космонавтами во время космического корабля "Союз-6".миссии, когда они проводили эксперименты по испытанию дуговой сварки защищенным металлом, плазменно-дуговой сварки и электронно-лучевой сварки в условиях пониженного давления. Дальнейшие испытания этих методов были проведены в последующие десятилетия, и сегодня исследователи продолжают разрабатывать методы для использования других сварочных процессов в космосе, таких как лазерная сварка, контактная сварка и сварка трением. Достижения в этих областях могут быть полезны для будущих начинаний, подобных строительству Международной космической станции , которая могла бы полагаться на сварку для соединения в космосе частей, которые были произведены на Земле. [57]

Проблемы безопасности [ править ]

Дуговая сварка в сварочном шлеме, перчатках и другой защитной одежде

Сварка может быть опасной и вредной для здоровья, если не будут приняты соответствующие меры. Однако использование новых технологий и надлежащей защиты значительно снижает риски травм и смерти, связанных со сваркой. [58] Поскольку многие обычные сварочные процедуры включают в себя открытую электрическую дугу или пламя, риск ожогов и пожара велик; поэтому он классифицируется как горячий рабочий процесс. Во избежание травм сварщики носят средства индивидуальной защиты в виде толстых кожаных перчаток и защитных курток с длинным рукавом, чтобы избежать воздействия сильной жары и огня. Не следует носить синтетическую одежду, например, из полиэстера, так как она может гореть и причинить травму. [59]Кроме того, яркость области сварного шва приводит к состоянию, которое называется дуговым ожогом глаза или вспышкой, при котором ультрафиолетовый свет вызывает воспаление роговицы и может обжечь сетчатку глаз. Для предотвращения этого воздействия надеваются защитные очки и сварочные маски с темными лицевыми панелями, фильтрующими УФ-лучи. С 2000-х годов некоторые шлемы включают лицевую панель, которая мгновенно темнеет под воздействием интенсивного ультрафиолетового света. Чтобы защитить посторонних, место сварки часто окружают полупрозрачными завесами. Эти занавески, сделанные из полиэтиленовой пленки поливинилхлорида , защищают людей за пределами зоны сварки от ультрафиолетового излучения электрической дуги, но не могут заменить фильтр.стекло, используемое в шлемах. [60]

Камера, предназначенная для хранения сварочного дыма для анализа
Воспроизвести медиа
Видео с описанием исследований сварочных шлемов и их способности ограничивать воздействие дыма.

Сварщики часто подвергаются воздействию опасных газов и твердых частиц. Такие процессы, как дуговая сварка порошковой проволокой и дуговая сварка защитным металлом, производят дым, содержащий частицы различных типов оксидов . Размер рассматриваемых частиц имеет тенденцию влиять на токсичность дыма, при этом более мелкие частицы представляют большую опасность. Это потому, что более мелкие частицы обладают способностью преодолевать гематоэнцефалический барьер . Дым и газы, такие как углекислый газ, озон и пары, содержащие тяжелые металлы , могут быть опасными для сварщиков, не имеющих надлежащей вентиляции и обучения. [61] Воздействие марганцасварочный дым, например, даже при низких уровнях (<0,2 мг / м 3 ), может привести к неврологическим проблемам или к повреждению легких, печени, почек или центральной нервной системы. [62] Нано частицы могут попасть в альвеолярные макрофаги легких и вызвать легочный фиброз. [63] Использование сжатых газов и пламени во многих сварочных процессах создает опасность взрыва и пожара. Некоторые общие меры предосторожности включают ограничение количества кислорода в воздухе и хранение горючих материалов вдали от рабочего места. [61]

Затраты и тенденции [ править ]

Стоимость сварки как промышленного процесса играет решающую роль в принятии производственных решений. На общую стоимость влияет множество различных переменных, включая стоимость оборудования, стоимость рабочей силы, стоимость материалов и стоимость энергии . [64] В зависимости от процесса стоимость оборудования может варьироваться от недорогого до таких методов, как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе и кислородная сварка., до чрезвычайно дорогих для таких методов, как лазерная и электронно-лучевая сварка. Из-за их высокой стоимости они используются только в высокопроизводительных операциях. Точно так же, поскольку автоматизация и роботы увеличивают стоимость оборудования, они применяются только тогда, когда необходима высокая производительность. Стоимость рабочей силы зависит от скорости наплавки (скорости сварки), почасовой оплаты труда и общего времени работы, включая время, затраченное на установку, сварку и транспортировку детали. В стоимость материалов входит стоимость основного и присадочного материала, а также стоимость защитных газов. Наконец, стоимость энергии зависит от времени дуги и мощности сварки. [64]

При использовании методов ручной сварки затраты на рабочую силу обычно составляют подавляющую часть общих затрат. В результате многие меры по экономии направлены на минимизацию времени эксплуатации. Для этого можно выбрать процедуры сварки с высокой скоростью наплавки, а параметры сварки можно точно настроить для увеличения скорости сварки. Механизация и автоматизация часто применяются для снижения затрат на рабочую силу, но это часто увеличивает стоимость оборудования и требует дополнительного времени на настройку. Затраты на материалы имеют тенденцию к увеличению, когда необходимы особые свойства, а затраты на энергию обычно не превышают нескольких процентов от общих затрат на сварку. [64]

В последние годы, чтобы минимизировать затраты на рабочую силу в высокопроизводительном производстве, промышленная сварка становится все более автоматизированной, особенно с использованием роботов для точечной контактной сварки (особенно в автомобильной промышленности) и дуговой сварки. При роботизированной сварке механизированные устройства удерживают материал и выполняют сварку [65]и сначала точечная сварка была ее наиболее распространенным применением, но роботизированная дуговая сварка становится все популярнее по мере развития технологий. Другие ключевые области исследований и разработок включают сварку разнородных материалов (например, стали и алюминия) и новые сварочные процессы, такие как трение, магнитный импульс, проводящий тепловой шов и гибридная лазерная сварка. Кроме того, желателен прогресс в практическом использовании более специализированных методов, таких как сварка лазерным лучом, для большего числа приложений, например, в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Исследователи также надеются лучше понять часто непредсказуемые свойства сварных швов, особенно микроструктуру, остаточные напряжения и склонность сварного шва к растрескиванию или деформации. [66]

Тенденция к увеличению скорости выполнения сварных швов в сталелитейной промышленности ставит под угрозу целостность соединения. Без надлежащего сплавления с основными материалами, обеспечиваемого достаточным временем дуги на сварном шве, инспектор проекта не может гарантировать эффективный диаметр сварного шва в ванне, поэтому он или она не может гарантировать опубликованные допустимые нагрузки, если они не засвидетельствуют фактическую установку. [67] Этот метод сварки в ванне распространен в США и Канаде для крепления стальных листов к балочным балкам и конструкционной стали.члены. Региональные агентства несут ответственность за обеспечение надлежащего выполнения сварочных работ на стальных строительных площадках. В настоящее время не существует стандартной или сварочной процедуры, которая могла бы гарантировать заявленную удерживающую способность любого незаметного соединения, но она находится на рассмотрении Американского общества сварщиков .

Сварка стекла и пластика [ править ]

Сварка двух трубок из свинцового стекла
Чаша из литого стекла. Две половинки соединяются сварным швом, проходящим посередине.

Стекла и некоторые виды пластмасс обычно являются сварными материалами. В отличие от металлов, которые имеют определенную температуру плавления , стекло и пластмассы имеют диапазон плавления, называемый стеклованием . При нагревании твердого материала выше температуры стеклования (T g ) в этом диапазоне он обычно становится более мягким и податливым. Когда он пересекает диапазон, превышающий температуру плавления стекла (T m ), он становится очень густой, вялой, вязкой жидкостью, вязкость которой медленно уменьшается с повышением температуры. Как правило, это вязкая жидкость будет иметь очень мало поверхностное натяжение по сравнению с металлами, становится липким, Тафм с медом-подобная консистенция, поэтому сварку обычно можно производить простым сжатием двух расплавленных поверхностей. Две жидкости обычно смешиваются и соединяются при первом контакте. После охлаждения в результате стеклования свариваемая деталь затвердеет как одна сплошная деталь из аморфного материала .

Сварка стекла [ править ]

Сварка стекла - обычная практика при выдувании стекла. Он очень часто используется при изготовлении освещения, неоновых вывесок , ламп-вспышек , научного оборудования, а также в производстве посуды и другой посуды. Он также используется при литье стекла для соединения половинок стеклянных форм, изготовления таких предметов, как бутылки и банки. Сварка стекла осуществляется путем нагревания стекла в процессе стеклования, превращая его в густую формуемую жидкую массу. Нагревание обычно осуществляется с помощью газовой или кислородно-газовой горелки или печи, потому что температуры плавления стекла часто довольно высоки. Эта температура может варьироваться в зависимости от типа стекла. Например, свинцовое стеклостановится свариваемой жидкостью при температуре около 1600 ° F (870 ° C) и может свариваться с помощью простой пропановой горелки. С другой стороны, кварцевое стекло ( плавленый диоксид кремния ) необходимо нагреть до температуры выше 3000 ° F (1650 ° C), но при перегреве быстро теряет вязкость и формуемость, поэтому кислороднеобходимо использовать фонарик. Иногда к стеклу может быть прикреплена трубка, что позволяет придавать ей различные формы, такие как лампочки, бутылки или трубки. Когда два куска жидкого стекла прижимаются друг к другу, они обычно легко свариваются. Приваривать ручку к кувшину обычно можно относительно легко. Однако при приваривании трубы к другой трубе используется комбинация выдувания и всасывания, а также сжатия и вытягивания для обеспечения хорошего уплотнения, придания формы стеклу и предотвращения закрытия трубы из-за поверхностного натяжения. Иногда можно использовать наполнитель, но обычно нет.

Поскольку стекло очень хрупкое в твердом состоянии, оно часто склонно к растрескиванию при нагревании и охлаждении, особенно если нагрев и охлаждение происходят неравномерно. Это связано с тем, что хрупкость стекла не допускает неравномерного теплового расширения . Свариваемое стекло обычно нужно охлаждать очень медленно и равномерно в процессе стеклования, в процессе, называемом отжигом , чтобы снять любые внутренние напряжения, создаваемые температурным градиентом .

Существует много видов стекла, и чаще всего для сварки используются одни и те же типы. Различные стекла часто имеют разную скорость теплового расширения, что может привести к их растрескиванию при охлаждении, когда они по-разному сжимаются. Например, кварц имеет очень низкое тепловое расширение, в то время как натриево-известковое стекло имеет очень высокое тепловое расширение. При сварке разных стекол друг с другом обычно важно точно согласовывать их коэффициенты теплового расширения, чтобы избежать растрескивания. Кроме того, некоторые стекла просто не смешиваются с другими, поэтому сварка между некоторыми типами может быть невозможна.

Стекло также можно сваривать с металлами и керамикой, хотя с металлами процесс обычно заключается в большей адгезии к поверхности металла, а не в смешивании двух материалов. Однако определенные стекла обычно связываются только с определенными металлами. Например, свинцовое стекло легко связывается с медью или молибденом , но не с алюминием. Вольфрамовые электроды часто используются в освещении, но они не связываются с кварцевым стеклом, поэтому вольфрам часто смачивают расплавленным боросиликатным стеклом , которое связывается как с вольфрамом, так и с кварцем. Однако необходимо следить за тем, чтобы все материалы имели одинаковые коэффициенты теплового расширения, чтобы предотвратить растрескивание как при охлаждении объекта, так и при его повторном нагреве. Специальные сплавычасто используются для этой цели, обеспечивая соответствие коэффициентов расширения, а иногда и тонкие металлические покрытия могут быть нанесены на металл для создания хорошей связи со стеклом. [68] [69]

Пластиковая сварка [ править ]

Пластмассы обычно делятся на две категории: «термореактивные» и «термопласты». Термореактивный представляет собой пластиковый , в которой химическая реакция устанавливает молекулярные связи после того, как первые формирования пластика, а затем облигации не могут быть нарушены снова без ухудшения пластика. Термореактивные материалы нельзя расплавить, поэтому после застывания термореактивных материалов его невозможно сварить. Примеры термореактивных материалов включают эпоксидные смолы , силикон , вулканизированный каучук , полиэстер и полиуретан .

Термопласты , напротив, образуют длинные молекулярные цепи, которые часто скручены или переплетены, образуя аморфную структуру без какого-либо дальнего кристаллического порядка. Некоторые термопласты могут быть полностью аморфными, тогда как другие имеют частично кристаллическую / частично аморфную структуру. Как аморфные, так и полукристаллические термопласты имеют стеклование, выше которого может происходить сварка, но полукристаллы также имеют определенную температуру плавления, которая выше точки стеклования. Выше эта температура плавления, вязкая жидкость будет свободно-текучей жидкость (см реологической свариваемости для термопластов ). Примеры термопластов включают полиэтилен , полипропилен , полистирол ,поливинилхлорид (ПВХ) и фторопласты, такие как тефлон и Spectralon .

Сварка термопласта очень похожа на сварку стекла. Пластик сначала необходимо очистить, а затем нагреть до состояния стеклования, превратив поверхность раздела сварного шва в густую вязкую жидкость. Затем две нагретые поверхности раздела могут быть сжаты вместе, позволяя молекулам смешиваться за счет межмолекулярной диффузии, объединяя их как одно целое. Затем пластик охлаждается через стеклование, позволяя сварному шву затвердеть. Для некоторых типов соединений часто можно использовать присадочный стержень. Основные различия между сваркой стекла и пластика заключаются в методах нагрева, гораздо более низких температурах плавления и в том факте, что пластик воспламеняется при перегреве. Было разработано множество различных методов нагрева пластика до температуры сварки без его сжигания. Для плавления пластмассы можно использовать духовки или электрические нагревательные инструменты. Ультразвуковой, лазерный,или нагрев трением - другие методы. В пластик могут быть имплантированы резистивные металлы, которые реагируют на индукционный нагрев. Некоторые пластмассы начинают гореть при температурах ниже, чем их стеклование, поэтому сварку можно проводить, продувая нагретый инертный газ на пластмассу, плавя ее и в то же время защищая от кислорода.[70]

Многие термопласты также можно сваривать с использованием химических растворителей . При контакте с пластиком растворитель начнет его размягчать, превращая поверхность в густой жидкий раствор. Когда две расплавленные поверхности прижимаются друг к другу, молекулы в растворе смешиваются, соединяя их как одно целое. Поскольку растворитель может проникать в пластик, он испаряется через поверхность пластика, в результате чего сварной шов выпадает из раствора и затвердевает. Обычно сварка растворителем используется для соединения труб из ПВХ или АБС ( акрилонитрил-бутадиен-стирол ) во время водопровода или для сварки стирола и полистирола при изготовлении моделей.. Сварка растворителем особенно эффективна для пластиков, таких как ПВХ, которые горят при температуре стеклования или ниже, но может быть неэффективной для пластиков, таких как тефлон или полиэтилен, которые устойчивы к химическому разложению . [71]

См. Также [ править ]

  • Соединение алюминия
  • Крепеж
  • Список сварочных кодов
  • Список сварочных процессов
  • Спецификация процедуры сварки
  • Сертификация сварщика
  • Сварная скульптура

Ссылки [ править ]

  1. ^ Краткий англосаксонский словарь Джона Р. Кларка Холла, Герберта Т. Мерритта, Герберта Дина Меритта, Средневековая академия Америки - Cambridge University Press, 1960, стр. 289
  2. ^ Этимологический словарь английского языка Уолтера Уильяма Скита - Oxford Press 1898, стр. 702
  3. ^ Словарь английской этимологии Хенсли Веджвуда - Trubner & Co. 1878, стр. 723
  4. ^ История английского языка по Elly ван Gelderen - Джон Benjamins Publishing 2006
  5. ^ Геродот. Истории . Пер. Р. Уотерфилд. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. Книга первая, 25.
  6. ^ Cary & Helzer 2005 , стр. 4
  7. ^ a b Lincoln Electric, стр. 1.1-1
  8. ^ Lincoln Electric, Руководство по дуговой сварке, 14-е изд., Стр. 1.1-1
  9. ^ а б Герта Айртон. Электрическая дуга , стр. 20 , 24 и 94 . D. Van Nostrand Co., Нью-Йорк, 1902 год.
  10. ^ а б в А. Андерс (2003). «Отслеживание происхождения науки о дуговой плазме-II. Ранние непрерывные разряды» (PDF) . IEEE Transactions по науке о плазме . 31 (5): 1060–9. DOI : 10.1109 / TPS.2003.815477 .
  11. ^ Большая Советская Энциклопедия , Статья "Дуговой разряд" (англ. Электрическая дуга )
  12. ^ Лазарев, ПП (декабрь 1999), "Исторический очерк 200 лет развития естественных наук в России" (PDF) , Успехи физических наук , 42 (1247): 1351-1361, DOI : 10,1070 / PU1999v042n12ABEH000750 , архивируются из оригинал (русский) от 11.02.2011
  13. ^ "Encyclopedia.com. Полный словарь научной биографии" . Сыновья Чарльза Скрибнера. 2008 . Проверено 9 октября 2014 .
  14. ^ Nikolaj Бенардос, Станисо Олсзьюск, «Процесс и устройство для обработки металлов путем непосредственного применением электрического тока» патент NR 363 320, Вашингтон, патентное ведомство США, 17 мая 1887 г..
  15. ^ Cary & Helzer 2005 , стр. 5-6
  16. ^ Cary & Helzer 2005 , стр. 6
  17. ^ a b c d e Weman, стр. 26
  18. ^ «Урок 3: Покрытые электроды для сварки мягких сталей» . Дата обращения 18 мая 2017 .
  19. ^ История сварки . Weldinghistory.org
  20. Инженер (6 февраля 1920 г.), стр. 142
  21. ^ Lincoln Electric, стр. 1.1–5
  22. ^ Сапп, Марк Е. (22 февраля 2008). «Хронология сварки 1900–1950 гг.» . WeldingHistory.org. Архивировано из оригинала 3 августа 2008 года . Проверено 29 апреля 2008 .
  23. ^ Cary & Helzer 2005 , стр. 7
  24. ^ Lincoln Electric, стр. 1.1–6
  25. ^ Cary & Helzer 2005 , стр. 9
  26. Казаков, Н.Ф. (1985). «Диффузионное соединение материалов» . Кембриджский университет. Архивировано из оригинала на 2013-09-01 . Проверено 13 января 2011 .
  27. ^ Мел Шварц (2011). Инновации в производстве материалов, производстве и экологической безопасности . CRC Press. п. 300. ISBN 978-1-4200-8215-9.
  28. ^ Lincoln Electric, стр. 1.1-10
  29. ^ Cary & Helzer 2005 , стр. 246-249
  30. ^ Kalpakjian и Шмид, стр. 780
  31. ^ Lincoln Electric, стр. 5,4–5
  32. ^ Weman, стр. 16
  33. ^ a b c d Weman, стр. 63
  34. ^ а б Кэри и Хелцер 2005 , стр. 103
  35. ^ Lincoln Electric, стр. 5.4-3
  36. ^ Weman, стр. 53
  37. ^ a b c Weman, стр. 31 год
  38. ^ Weman, стр. 37-38
  39. ^ Weman, стр. 68
  40. ^ Weman, стр. 93-94
  41. ^ a b c d e f Weman, стр. 80–84
  42. ^ Джон Jernberg (1919). Ковка . Американское техническое общество. п. 26 .
  43. ^ Weman, стр. 95-101
  44. ^ AWS A3.0: 2001, Стандартные термины и определения сварки, включая термины для адгезионного соединения, пайки, пайки, термической резки и термического напыления, Американское сварочное общество (2001), стр. 117. ISBN 0-87171-624-0 
  45. ^ a b c d Weman, стр. 89–90
  46. ^ Стефан Калли (август 2006 г.) «Производители из Новой Зеландии начинают использовать сварку трением с перемешиванием для производства алюминиевых компонентов и панелей» . Новости инженерии Новой Зеландии .
  47. ^ Стефан Калли и др. (2010) Индустриализация технологии электромагнитных импульсов (EMPT) в Индии. Выпуск 38-й годовщины PURCHASE India.
  48. ^ Хикс, Джон (1999). Конструкция сварных соединений . Нью-Йорк : Промышленная пресса. стр.  52 -55. ISBN 0-8311-3130-6.
  49. ^ Сага & Helzer 2005 , стр. 19, 103, 206
  50. ^ Cary & Helzer 2005 , стр. 401-404
  51. ^ a b Weman, стр. 60–62
  52. ^ Lincoln Electric, стр. 6.1-5-6.1-6
  53. ^ Kalpakjian и Шмид, стр. 821-22
  54. ^ Weman, стр. 5
  55. ^ How To Weld Тодд Бридигам - Motorbook 2008 Страница 37
  56. ^ Б с д е е г ч Ланкастер, JF (1999). Металлургия сварки (6-е изд.). Абингтон, Кембридж: Abington Pub. ISBN 1-85573-428-1.
  57. ^ Cary & Helzer 2005 , стр. 677-683
  58. ^ ANSI / AWS Z49.1: "Безопасность при сварке, резке и смежных процессах" (2005)
  59. ^ "Таблицы безопасности и здоровья травм (SHIPS) | Процесс: горячие работы - сварка, резка и пайка - Опасность: ожоги и удары | Управление по охране труда" . www.osha.gov . Проверено 12 октября 2019 .
  60. ^ Cary & Helzer 2005 , стр. 42, 49-51
  61. ↑ a b Cary & Helzer 2005 , стр. 52–62.
  62. ^ Сварка и марганец: потенциальные неврологические эффекты . Вдыхание наночастиц Национальный институт охраны труда. 30 марта 2009 г.
  63. ^ Джеймс Д. Бирн; Джон Боуг (2008). «Значение наночастиц в индуцированном частицами фиброзе легких» . Журнал медицины Макгилла . 11 (1): 43–50. PMC 2322933 . PMID 18523535 .  
  64. ^ a b c Weman, стр. 184–89
  65. ^ Lincoln Electric, стр. 4.5-1
  66. ^ ASM International (2003). Тенденции исследований в области сварки . Парк материалов, Огайо: ASM International. С. 995–1005. ISBN 0-87170-780-2.
  67. ^ Грегори Л. Сноу и У. Сэмюэл Истерлинг (октябрь 2008 г.) Прочность дуговой точечной сварки, выполненной в виде одного и нескольких стальных листов. Архивировано 11 июня 2014 г. в Wayback Machine , Материалы 19-й Международной специализированной конференции по холодногнутым стальным конструкциям. , Университет науки и технологий Миссури.
  68. ^ Фрик Бос, Кристиан Louter, Фред Veer (2008) Оспаривание стекла: конференция по архитектурно-структурным приложениям . JOS Press. п. 194. ISBN 1586038664 
  69. ^ Бернард Д. Болас (1921) Справочник по лабораторному выдуванию стекла . Лондон, Дж. Рутледж и сыновья
  70. ^ Пластмассы и композиты: Руководство по сварке Дэвид А. Грюэлл, А. Бенатар, Джун Бу Парк - Хансер Гарденер 2003
  71. ^ Справочник по соединению пластмасс: Практическое руководство по библиотеке дизайна пластмасс - PDL 1997, стр. 137, 146

Источники [ править ]

  • Кэри, Говард Б. Хельцер, Скотт С. (2005). Современные сварочные технологии . Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси : Образование Пирсона. ISBN 0-13-113029-3.
  • Калпакджян, Серопе; Шмид, Стивен Р. (2001). Технологии и технологии производства . Прентис Холл. ISBN 0-201-36131-0.
  • Линкольн Электрик (1994). Справочник по методике дуговой сварки . Кливленд : Линкольн Электрик. ISBN 99949-25-82-2.
  • Веман, Клас (2003). Справочник по сварочным процессам . Нью-Йорк, Нью-Йорк: CRC Press LLC. ISBN 0-8493-1773-8.

Внешние ссылки [ править ]

  • Сварка в Curlie
  • Вехи в истории сварки