Физико-химические процессы получения стали

Устройство доменной печи.

Чугун выплавляют в доменных вертикальных печах шахтного типа работающего по принципу противотока. Шихту загружают сверху и по мере выплавления руды и выгорания кокса опускается вниз. Воздух наоборот вдувается вверх навстречу шихте, полезный объем печи обычно не превышает 2000- 5000 м3 при высоте 30м выплавляется до 2000 тонн чугуна в сутки. Снаружи доменная печь имеет стальной кожух. Внутри выкладывается шамотным кирпичом (футеровка) толщина кладки превышает 1м, шихта подается в загрузочное устройство и направляется вниз через колошник - это запирающее устройство, выходят отработанные газы и загружают шихту. Ниже колошника идет шахта, ниже шахты расположен распар, заплечики и горн в верхней части горна, заполненного коксом находится 16-20 водоохлаждаемых медных фурм. По которым из фурменного пояса в доменную печь под давлением подается нагретый воздух. В нижней части горна находятся шлаковая (отвод и чугунная летки). Через которую с интервалом 2-3 часа выпускается жидкий шлак и чугун, скапливающийся на дне горна. Горение топлива в районе воздушных фурм, происходит полное сгорание кокса, природного газа и разложение воды на влажный воздух. Продукты сгорания вступают в реакции с новыми опоями раскаленного кокса в результате образуется смесь восстановительных газов, в которой СО восстановитель железа из его оксидов от высших к низшим. С02 - доменный газ. Вместе с железом восстанавливаются и другие элементы. Одновременно с восстановлением элементов происходит науглероживание, восстанавливаются железа. Оно начинается в шахте печи. Получают окончательный состав чугуна. В верхней части распара начинается шлакообразование. Полное выплавление пустой породы и образование шлака заканчивается внизу распара или вверху заплечиков. Стекая вниз шлак покрывает слой чугуна. Плотность чугуна выше чем плотность шлака, поэтому летка для выпуска шлака расположена выше чем летка для выпуска чугуна. Качество шлака влияет на качество получаемого чугуна и производительность доменной печи увеличивается. Чем выше основность шлака, тем полнее удаляется сера.

5) Сущность доменного процесса.

Продукты доменной плавки являются чугун, шлак и доменный газ в таких печах выплавляют передельный чугун (в сталь) 90% общего производства- это передельный чугун. Литейньй чугун. Из шлака – шлаковата, цемент, удобрение и т.д. Доменный газ после очистки используется как топливо в доменные печах. Основными направлениями в совершенствовании доменного процесса: 1)Строительство более выгодных печей, Объем от 500 и более м3; 2) улучшение подготовки шихты к плавке. Обогащение руды, применение офлюсованного агломерата и окатышей. Применение офлюсованного агломерата позволяет уменьшить расход кокса на 20% повысить производительность труда на 10-20%. 3)Интенсификация доменного процесса - это повышение температуры литья. Вдувание в горн природного газа и угольной пыли (уменьшает расход кокса на 10-18% и ускоряет восстановительные процессы).

Процессы прямого получения Fe из руд. Под этими процессами понимают такие химические, электронные или химикотермичекие процессы которые дают (минуя доменную печь) металлического Fe в виде губки или жидкого металла. Осуществлены в небольшом промышленном масштабе. 1)получение губчатого Fe в шахтных печах. Для восстановления Fe из окатышей в печь подают смесь природного и доменного газов. 2)Восстановление железа в кипящем слое. В мелкозернистую руду или концентрат подают водород или другой восстановительный газ. 3)Получение губчатого Fe в капсулах-тигилях для этого используют карбидокремниевые капсулы. Внутренняя часть капсулы заполнена восстановителем и измельченная руда. Доменный процесс включает в себя выплавку из железной руды, марганцевых руд, хромовых руд и комплексные.

Производство стали.

Присутствующая в стали неметаллические включения резко снижают ее прочностные и эксплуатационные характеристики. С этим разработано много способов очистки стали, которые можно разделить на две группы. 1) методы предусматривают рафинирующую обработку стали после выпуска из печи перед разливкой, а) обработка синтетическим шлаком смесь расплавляется в отдельной печи в виде жидкого шлака разливается в ковш для обработки. Столб из ковша пропускается через слой шлака. Шлак быстро растворяет примеси, а дробление струи увеличивает поверхность контакта, облегчает переход примесей и включений с металла в шлак, б) вакуумная дегазация. 2) Методы, предполагающее повторный переплав стали, а) электрошлаковый переплав наиболее эффективный метод рафинирования. Для начала процесса устанавливают расходуемьй электрод (грязная сталь) и водоохлаждаемую изложницу. В зазор между ними засыпается флюс. При включении тока между ними загорается электрическая дуга. Которая расплавляет флюс. Расплав флюса гасит дугу, а тепло выделяется за счет электросопротивления шлака. Электрод расплавляется в шлаке и каплями проходя через слой шлака очищается от примесей. В вакуумно дуговой переплав между расходуемым электродом постоянно горит электрическая дуга. Очистка от газов и включений происходит под воздействием вакуума.

 

13) Разливка стали в слитки. Из печей сталь выпускают в ковш, который краном переносят к месту разливки стали. Из ковша сталь разливают в изложницы (чугунные формы с квадратными, прямоугольными, круглыми и многогранными поперечными стенами). Существуют любые способы разливки стали: 1) при разливки сверху каждую изложницу заполняют отдельно для чего устанавливают отверстие стакана по центру изложницы. Преимущество простое оборудования - отсутствие потерь на летнике. Недостатки большая длительность, менее качественная поверхность слитка. 2) при сифонной разливке сталь из ковша поступает в центровой летник (стояк). По нему жидкая сталь плавно без разбрызгивания протекает по каналу и снизу поступает в изложницы. Такая разливка более производительнее. Кроме того, поверхность слитка остается чистой. Недостатки: сложность оборудования, потери металла на летнике, возможность загрязнения стали.3) непрерывная разливка стали. Сталь непрерывно подают в кристаллизатор. Из нижней части кристаллизатора вытягивается затвердевающий слиток. Попадает в зону резки, где его режут газовым резаком на куски заданной длины. Слитки имеют плотное строение, отсутствуют усадочные раковины. Недостаток: большая высота установки, поэтому иногда установки размещаются ниже уровня пола цеха.

Производство меди.

Медь один из важнейших металлов, является главным материалом в электро и радиотехнике в нашей области используется сплавы латуни и бронзы. Медь в природе находится в виде сернистых соединений и самородной металлической меди. Руды медный колчедан и медный блеск. Многие руды являются полиметаллическими и содержат кроме меди никель, цинк, свинец и другие элементы, до 90% меди получают пирометаллургическим способом и гидрометаллургическим. Гидрометаллургический - получение меди путем ее выщелачивания слабым раствором серной кислоты и последующим выделением металлической меди из раствора. Пирометаллургический способ состоит обогащение медных руд. Производится методом флотации. Основан на использовании различной смачиваемости меди содержащих частиц пустой породы. В ванну машины подают смесь измельченной руды, воды и специальных реактивов образующих на поверхности металлосодержащих частиц, не смачиваемые водой. И продувают сжатым воздухом. В результате энергичного перемещения вокруг частиц руды возникает пузырьки воздуха. Они всплывают и увлекают с собой метало содержащие частицы на поверхности ванны образуется слой пены. Пену сушат и получают медные концентраты.2) окислительный обжиг. Сущность: мелкоизмельченные частицы концентратора окисляют в присутствии кислорода. Сульфиды окисляются, и содержание серы понижается почти в 2 раза. Полученные газы улавливаются, очищаются и используются в производстве серной кислоты, 3) ппавка производится в плавильных отражательные печах. Получение черновой меди путем продувки расплавительного шгейна воздухом в специальные горизонтальных конверторах. Электрохимическое рафинирование проводят в ваннах для электролиза. Анод из меди огневого районирования, а катод из тонких листов чистой меди.

Производство алюминия.

Алюминиевые руды - бокситы, нефелины, алуниты, каолины. Самые важные бокситы. Технологический процес производства алюминия на три этала 1) бокситы прокаливают и измельчают после этого пульпу загружают в автоклав - это герметичный стальной сосуд, при температуре и давлении руда в автоклаве взаимодействует с NaOH и получают AL203 2) получение металлического алюминия в результате электролиза, где глинозем растворяется в расплавленном криолите, процесс проводят в ваннах называемых электролизами. В результате на поверхности катода ионы алюминия восстанавливаются до металла, который собирается на дне ванны. Полученный жидкий алюминий выпускают через летку (отверстие) 3) районирование - для получения жидкого алюминия проводят рафинирование 2- мя способами 1- метод хлорирования- этот способ состоит в продувке алюминия хлором 2-электрический способ рафинирования применяют для получения алюминия высокой чистоты анодом служит подлежащий очистке алюминий, а катодом пластина чистого алюминия В результате могут получать алюминий степенью чистоты 99.999 %

Литье в оболочковые формы.

Оболочковые формы изготавливают из формовочных смесей. Это песок и термопластическая или термореактивная связующая смола. Оболочковые формы получают с помощью металла моделей. Из серого чугуна, стали и сплавов алюминия. Технология изготовления: 1) нанесение на рабочую поверхность модели разделительного Состава. Разделительный состав - быстро затвердевающая силиконовая жидкость она предотвращает прилипание к оснастке формовочной смеси.3) формовочную смесь засыпают в поворотный бункер 4) при повороте бункера на 180 градусов. Смесь высыпается на модель и плиту. Под действием тепла плиты смола плавиться и отвердевает образуя полутвердую оболочку 5) модель с оболочкой помещают в электрическую печь для окончательного затвердевания смолы 6) готовую полуформу снимают с модельной плиты специальным приспособлением 7) полу формы склеивают или соединяют с помощью скоб 8) готовую форму устанавливают в контейнер и засылают чугунной дробью или песком. Чтобы предотвратить их разрушение в процессе заливки. 9) собранную форму заливают металлом, а после охлаждают форму 10) отработанную смесь регенерируют и возвращают в производство, Преимущества: возможность получения толстостенных отливок, небольшой расход смеси. Качественный металл за счет повышенной газопроницаемости формы, небольшие припуски на обработку резанием. Недостатки: ограничение размеров отливок. Высокая стоимость и выделение вредные поров при изготовлении формы.

Литье в кокиль

Кокилем называют металлическую форму, запол­няемую расплавом под действием гравитационных сил. Сущность способа заключается в применении много­кратно используемой литейной формы, которая формиру­ет конфигурацию и свойства отливки. При этом способе литья либо совсем исключается применение, либо расхо­дуется малое количество песчаных смесей лишь на изготовление разовых стержней. В связи с этим отпа­дает необходимость в землеприготовительных отделе­ниях.

Модельная оснастка при литье в кокиль включает подогреваемые стержневые ящики (для изготовления сплошных или оболочковых стержней), ящики для холоднотвердеющих стержневых смесей и т. д. Металлическая форма обладает по сравнению с пес­чаной значительно большими теплоемкостью, теплопро­водностью, прочностью и нулевой газопроницаемостью. Материлами для кокилей служат чугуны серые; низкоуглеродистые стали; легированные стали; алюми­ниевые сплавы; медь.

Наибольшее распространение получили чугунные кокили. Металлические стержни изготовляют из конструк­ционных углеродистых (простой) и легированных (слож­ной формы) сталей. Кокили небольших размеров либо отливают, либо получают обработкой резанием из поко­вок. Рабочие полости и элементы литниковой системы в последнем случае получают электрофизической или электрохимической обработкой. Более крупные кокили выполняют литыми. С целью стабилизации размеров и форм кокили проходят сложную термическую обра­ботку. По конструкции кокили бывают простыми и сложны­ми. В зависимости от расположения плоскости разъема, кокили делятся на неразъемные (вытряхные); с верти­кальной, горизонталь­ной и сложной (комбинированной) плоско­стями разъема.

Литье в кокиль относится к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологи­ческим процессам. Оно улучшает условия труда в литей­ном производстве и уменьшает воздействие на окружаю­щую среду.

К недостаткам кокильного литья следует отнести высокую стоимость кокиля, трудность получения тонкостен­ных отливок в связи с быстрым отводом теплоты от рас­плава металлическим кокилем, сравнительно небольшое число заливок при изготовлении в нем стальных и чугун­ных отливок.

Литье под давлением

Сущность процесса заключается в заполнении метал­лической формы (пресс-формы) расплавом под действием внешних сил; затвердевание отливки осуществляется под избыточным давлением. Литье под давлением является одним из самых высо­копроизводительных специальных видов литья, так как технологический процесс осуществляется на машинах, то его можно полностью автоматизировать.

Этот вид литья широко применяется в точном при­боростроении н текстильном машиностроении, электро­технической, автомобильной, тракторной и других отрас­лях промышленности. Возможно получение отливок с толщиной стенок мень­ше 1 мм. Литье под давлением используется для получе­ния отливок сложной конфигурации преимущественно из цветных сплавов массой от нескольких граммов до десят­ков килограммов. В соответствии с ГОСТами за счет тщательной подготовки пресс-форм точность отливок дос­тигает 8...13-го квалитетов, шероховатость поверхности Ra=25...0,32 мкм. Отливки характеризуются высокими механическими свойствами, а литье под давлением вслед­ствие отсутствия формовочных материалов отличается улучшенными условиями труда и меньшим загрязнением окружающей среды. Литье под давлением по праву считают малооперационной и безотходной техноло­гией. Недостатками литья под давлением являются: высо­кая стоимость пресс-форм, возможность переработки ог­раниченной номенклатуры металлов и сплавов, ограни­ченные размеры и массы отливок.

Сущность способа литья под регулируемым давлением заключается в том, что заполнение фор­мы расплавом и затвердевание отливки осуществляются под действием избыточного давления воздуха или газа. Различают следующие способы литья под регулируе­мым давлением: под низким давлением, вакуумным всасыванием и с противодавлени­ем. Литье под -регулируемым давлением обеспечивает хо­рошие условия питания отливок расплавом, уменьшает усадочную пористость, повышает плотность и механичес­кие свойства отливок.

Литье под низким давлением используют для получе­ния сложных фасонных тонкостенных отливок из алюми­ниевых и магниевых сплавов, и простых отливок из чугу­на, стали и медных сплавов. Этот способ литья экономи­чен в условиях серийного и массового производств.

Литьем вакуумным всасыванием изготовляют отлив­ки со стенками равномерной толщины из алюминиевых и магниевых сплавов.

Центробежное литье

Сущность этого, способа заключается в том, что под действием центробежных сил, которые больше гравита­ционных, залитый во вращающуюся форму расплав равномерно распределяется по ее внутренней по­верхности; после затвердевания образующиеся отливки имеют форму тел вращения (цилиндров, колец, труб). Металлические формы при центробежном литье назы­ваются изложницам и; изготовляют их из стали или чугуна. Когда наружные поверхности отливок имеют слож­ную форму (выточки, пояски и т. п.), применяют метал­лические формы, футерованные изнутри песчано-глинистой или песчано-смоляной смесью. Нанесение футеровки осуществляется формовкой по модели или накаткой ро­ликом.

При литье жаропрочных и титановых сплавов исполь­зуют оболочковые формы из быстротвердеющих смесей. Их изготовляют по выплавляемым моделям, засыпают снаружи опорным материалом после установки в контей­нере, последний закрепляется на столе центробежной машины.

При отливке могут применяться песчаные стержни. Для регулировки теплового режима на рабочие по­верхности изложницы после предварительного ее подо­грева (до 200°С) наносят слой огнеупорного покрытия, как и при кокильном литье. Иногда наносят химически активные покрытия (ферросилиций, графит, алюминие­вый порошок) с целью изменения свойств поверхностного слоя отливки. Центробежное литье является производительным спо­собом, хорошо поддающимся механизации и автоматиза­ции. Этот вид литья обеспечивает изготовление отливок массой от нескольких граммов до нескольких тонн. Преимущества центробежного литья следующие: хо­рошее заполнение формы расплавом; повышенная плот­ность отливок за счет уменьшения пор, раковин и других дефектов; высокие механические свойства отливок; воз­можность получения отливок из двух и более металлов, располагающихся слоями.

Недостатками являются загрязнение внутренней по­верхности отливок неметаллическими включениями; по­лучение неровной внутренней поверхности отливок; введе­ние для внутренних размеров сравнительно больших при­пусков на механическую обработку. Точность отливок

Волочение.

Сущность заключается в протягивании заготовки (пруток, проволока, сортовой прокат) через сужающееся отверстие (фильера) а инструменте-(волока). Конфигурация отверстия (фильера) определяет форму получаемого профиля, профили фасонного сечения тонкостенные трубы, капиллярное волочение чаще всего выполняет при комнатной температуре, поэтому появляется наклеп при этом повышается свойства механического металла — это прочность и твердость, а пластичность ухудшается. Инструмент волоки различной конфигурации. Их изготавливают из твердых сплавов для получения особоточных профилей, используют алмаз. Технологический процесс: 1) предварительный отжиг заготовки (отжиг -термическая обработка при температуре выше температуры рекристаллизации). Это используется для повышения пластичности 2) удаление окалины с заготовки, далее прокат, далее отжиг. 3) на поверхности наносят под смазочный слой к слою хорошо прилипает смазка. За счет этого коэффициент трения снижается. 4) волочение: последовательно протягивают через ряд постепенно уменьшающихся фильер. 5) рекристализационный отжиг. Для устранения наклепа.6) отделка готовой продукции. Обрезка концов, правка, резка на мерные длины и т.д. Оборудование различают: станы с прямолинейным движением протягиваемого металла, с наматыванием обрабатываемого металла на барабан (при производстве проволоки) процесс волочения характеризуется коэффициентом выдержки и степенью деформации.

№35 Ковка, основные операции ковки. Инструмент.

Свободная ковка — это процесс, при котором необходимое изменение формы заготовки достигается путем ударов или нажимов бойками пресса или молота при ковке имеет место свободное течение металла в стороны, поэтом ковка называется свободной. Этот процесс применяется при производстве крупных поковок в серийном производстве, а также в ремонтном деле изготавливают поковки массой от ста грамм до 300 тонн. Заготовкой являются слитки. Ковка может производиться в горячем и холодном состоянии. Холодная ковка используется редко в основном в ювелирном производстве Свободная ковка не только изменяет форму изделия, но и улучшает металлические свойства, происходит заварка газовые пузырей меняется структура металла. Основные операции свободной ковки, предварительная - для подготовки слитка к дальнейшей деформации. Окончательная придает окончательную форму. Предварительные операции 1) биллектрование - это превращение слитка в болванку включают устранение конусности, обивку ребер. 2) рубка - применяется для отделения от основной заготовки негодных частей или для разделения заготовки на части. Рубка производится в холодном и горячем состоянии, Основные операции 1) осадка - это увеличение поперечного сечения за счет уменьшения высоты. При осадке заготовки должна быть прогрета до максимальной ковочной температуры 1250 градусов. Высота заготовки не более 2,5 диаметра. 2) протяжна - это увеличение длины заготовки за счет уменьшения площади поперечного сечения. Применяется при изготовлении валов. Процесс осуществляется последовательными натяжениями. Инструмент: плоскими и вырезными бойками, обжимами раскатки и пережимки - для разметки металла и пережима металла. Разгонка - это местное уширение заготовки без увеличения ее длины производятся узкими бойками или раскаткой. Применяется при производстве труб. Рубка - это разделение заготовки на части. Гибка - операция предания заготовки или ее части изогнутой формы по заданному. Закручивание - поворот одной части поковки относительно к другой под определенным углом вокруг обшей оси. Оборудование для ковки делятся на 1) вспомогательное (пресс ножницы, гильотины, дисковые пилы, шлифовальные машины, печи, транспорт) 2) основное оборудование (молоты, пресс)

№36 Горячая объемная штамповка. Способы. Инструмент.

Это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине. Мерные заготовки отрезают от прутка различными способами: на кривошипных пресс-ножницах, механическими пилами, газовой резкой и т. д. При горячей объемной штамповке пластическое деформирование заготовки существенно облегчается ее нагревом, однако возникает риск появления трещин в материале заготовки при неравномерной по объему полости теплопередаче к материалу штампа.

№37 Листовая штамповка. Основные операции листовой штамповки. Сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свернутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали. К преимуществам листовой штамповки относятся: возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жесткости; достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием; сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность; Основные операции Листовая штамповка - разделительные и формоизменяющие. В результате разделительных операций деформируемая часть заготовки разделяется при сдвиге материала по заданному контуру; к ним относятся отрезка - отделимые части заготовки по незамкнутому контуру на специальные машинах ножницах применяют как заготовительную операцию для разделки листов на полосы нужных размеров, разрезка, вырубка и пробивка (отделение металла по замкнутому контуру, осуществляют пуансоном и матрицей), зачистка. В формоизменяющих операциях деформированная часть заготовки изменяет свои формы и размеры, материал перемещается без разрушения; к ним относятся гибка (это образование угла между частями заготовки или придания заготовки криволинейной формы.), навивка, раздача, обжим(операция сужения концевой части или объемных деталей путем обжатия материала штампом), вытяжка(процесс производства полых изделий различной формы и размеров из плоской заготовки при помощи штампа.), отбортовка (образование бортов по наружному контуру заготовки или вокруг пробитых отверстий за счет растяжения материала) рельефная формовка и др.

№38 Сварочное производство. Физические основы сварки.

Сварка- является одним из наиболее распространённым процессом соединения материалов. Сварные конструкции по сравнению с литыми, кованными обладают большей прочностью, меньшей массой, менее трудоемкие в изготовлении. С помощью сварки получают. Неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины. Преимущества высокая производительность прочность сварных соединений. Сварные соединения достигают прочности цельного металла, а иногда и более. Недостатки: высокая стоимость специального оборудования, необходимость нагрева металла до высоких температур (плавления 1500градусов) и применения больших давлений. Сварка - это процесс получения неразъемных соединений посредствам установления межатомных связей между соединенными частями при их нагревании расплавлении или пластическом деформировании, Сварку производят с нагревом металла. При сварке плавлением термическая энергия вызывает нагрев и расплавление металла в зоне сварки с образованием общей сварочной ванны. В результате происходит исчезновение границ раздела между соединенными частными. И появление, при охлаждении металлической связи приводящее к получению неразъемного соединения сваркой. Образование сварного соединения может быть достигнуто совместным использованием механической и термической энергии. В качестве источников нагрева используют электрическую дугу, газовое пламя, реакция термита, электронный луч, лазер. В качестве источников давления применяют прессовые, ударные, и другие виды контактов. Сваркой соединяют как металлические материалы так и не металлические материалы.

№ 39 Сварочное производство. Классификация способов сварки.

В зависимости от вида энергии делятся 1) Термический класс - к нему относят процессы сварки осуществленные с использованием только тепловой энергии сварка происходит с обязательным местным расплавлением соединяемых деталей. Термический класс сварки: дуговая, электрошлаковая, электролучевая, плазменная, термитная, световая. В термический класс сварки относятся процессы сварки, выполняемые с помощью тепловой энергии и давления. Соединяемые детали нагреваются до температур плавления сварка осуществляется с применением давления. Контактная, газопрессовая, диффузионная, печная. 2) Механический класс сварки. Процессы сварки, осуществляемые с использованием только механической энергии чаше всего давление: холодная сварка, взрывом, ультразвуковой, трение. Классификация по техническим признакам: способ защиты зоны сварки от воздуха (сварка открытой дугой без дополнительной защиты, в защитных газах, под флюсом в вакууме, в комбинированной защите). Непрерывности процесса и степень механизации сварки (ручным) механизированным способом, автоматический. По виду электрода: сварка плавящихся электродом. По количеству дуг - с раздельным питанием сварочного тока – одно дуговая, двухдуговая, многодуговая.

 

№ 40 Ручная дуговая сварка. Режим сварки.

70-75% Ручная дуговая сварка покрытыми электродами (РДС) в процессе сварки горит дуга между стержнем электрода и основным металлом. Электроды для ручной сварки представляют собой стержни из сварочной проволоки. С нанесенным на них неметаллическим покрытием. Покрытие предназначено для обеспечения стабильного горения дуги, защиты расплавленного металла от воздействия воздуха получение металла-шва заданного состава и свойств. В состав покрытия входят стабилизирующие, легирующие и связующие составляющие. Электрод плавится в металлическую ванну вместе со стержнем плавится покрытие электрода, который образует газовую защитную атмосферу вокруг дуги и сварочной ванны. Кроме того, на поверхности расплавленного металла образуется шлаковая ванна, которая защищает металл от окисления воздухом. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и формируется сварной шов. С помощью РДС можно варить любые соединения практически из всех металлов. Недостаток низкая производительность.

 

№ 41 Ручная дуговая сварка (+смотреть №40). Используемые материалы. К ним относят сварочная проволока, покрытые электроды, неплавящиеся электроды, сварочные флюсы. Проволока стальная сварочная в зависимости от содержания легирующих элементов подразделяется на низко углеродистую, легированную, высоколегированную. Проволоку изготавливают диаметром от 0,3 до 12мм.

 

№42 Дуговая сварка в защитных газах. Материалы. Оборудование. Основан на вытеснении воздуха из зоны сварки потоком защитного газа, который подается с помощью специальной сварочной горелки. В качестве защитного газа используют 1) инертные 2) активные. Сварочная дуга, жидкий металл и остывающий сварной шов находятся в окружении защитного газа. Сварка ведется как плавящимся, так и неплавящимся электродами. Непрерывная подача плавящиеся проволок осуществляется роликиками при сварке неплавящимся электродом для заполнения шва жидким металлом в дугу вводятся присадочная проволока. Такой способ использует для высоко легированных сталей, алюминиевых и титановых сплавов. Преимущества высокая производительность высоко эффективная защита шва, возможность наблюдения за дугой, относительно небольшие деформации изделия. Недостатки: повышенное разбрызгивание металла, не всегда удовлетворительный результат и вид сварки.

43) Источники питания сварочной дуги постоянным током. Сварочная дуга питается от источников переменного и постоянного тока. Режим горения характеризуется силой тока и напряжением, а также взаимосвязью между этими параметрами. Источники тока должны отвечать следующим требованиям: 1) напряжение холостого хода источника питания должно быть достаточным для легкого возбуждения дуги и поддерживании устойчивого ее горения дуги в тоже время, это напряжение не должно превышать безопасных для человека значений, 2) ток короткого замыкания не должен превышать установленных пределов во избежание чрезмерного перегрева элементов аппаратуры, 3) источник питания должен иметь специальную внешнюю характеристику. Внешней характеристикой называется напряжение от силы сварного тока. Внешние характеристики могут быть 1) крутопадающими (с быстрым уменьшением выходного напряжения при увеличении тока) 2) полого падающими (с медленный уменьшением напряжения при увеличении тока) 3) жесткими (с практическим постоянным напряжением при изменении тока) 4) возрастающими (с возрастанием напряжения при увеличении тока). При РДС используют источники с круто подающей характеристикой, которая обеспечивает устойчивое горение дуги, надежное, первоначальное и повторное ее возбуждение, ограниченную силу тока короткого замыкания возможность изменения длины дуги. Не осталось ее обрыва или чрезмерного увеличения тока. При механизированной сварке используют источники питания с полого падающей и жесткой характеристикой. 4) источники питания должны обеспечивать быстрое нарастание напряжения от нулевого значения. Источники питания сварочной дуги различаются: 1) по роду сварочного тока- на источники переменного и постоянного тока. 2) по количеству постов питаемых от одного источника питания на однопостовые и многопостовые. 3) по условиям эксплуатации на стационарные и передвижные, и переносные. Основным источниками питания для рдс под флюсом переменного тока являются однопостовые сварочные трансформаторы, они имеют в основном крутопадающую и полого падающую характеристику.

№ 44 Источники питания сварочной дуги переменным током

Сварочные трансформаторы по фазности электрического тока подразделяются на однофазные и трехфазные, а по количеству постов - на однопостовые и многопостовые. Однопостовой трансформатор служит для питания сварочным током одного рабочего места и имеет соответствующую внешнюю характеристику.

Многопостовой трансформатор служит для одновременного питания нескольких сварочных дуг (сварочных постов). Для создания устойчивого горения сварочной дуги и обеспечения падающей внешней характеристики в сварочную цепь дуги включают дроссель. Для дуговой сварки сварочные трансформаторы подразделяются по конструктивным особенностям на две основные группы: трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и трансформаторы с развитым магнитным рассеянием.

№45 Сварка под слоем флюса. Материалы. Оборудование. Применяется непокрытый электрод и флюс для защиты сварочной ванны от воздуха. Электрическая дуга горит между свариваемым изделием и электродной проволокой, под слоем гранулированного сыпучего флюса насыпаемого впереди дуги. В результате горения дуги расплавляются кромки основного металла электродной проволоки и флюса. Примыкающие к зоне сварки. По мере перемещения проволоки вдоль кромок происходит затвердевание металла сварочной ванный образуя сварной шов, покрытый шлаковой коркой. Применяют при изготовлении стальных конструкций сборного железобетона. Сварочные флюсы нужны для изоляции сварочной ванны, стабилизации горения дуги, формирования сварочного шва. Преимущества: высокая производительность, высокое и стабильное качество металла шва, небольшой расход энергии. Оплавление свариваемого металла и расплавление проволоки осуществляется за счет тепла выделяемого при прохождении электрического тока через ванну расплавленного электропроводимого шлака. Процесс начинается с образования шлаковой ванны в пространстве между кромками основного металла путем расплавления шлака электрической дугой. После накопления определенного количества жидкого шпака дуга гаснет, а подача электрода и подвод тока продолжается в результате действия теплоты шлаковой ванны происходит расплавление основного и электродного металла и образуется сварочная ванна. Сварка ведется при вертикальном расположении свариваемых кромок с использованием формирующих медных ползунов,такая сварка используется при соединении элементов конструкции из металла большой толщины.

№ 46 Газовая сварка металлов.