Привет студент

Под обработкой металлов резанием следует понимать такой вид их обработки, при котором заготовка получает требуемую форму и размеры в результате удаления с нее слоев металла в виде стружки.

Обработка металла резанием может быть ручной и механизированной. Ручную обработку объединяют с некоторыми работами монтажного характера под общим наименованием «слесарные работы». Механизированную обработку производят на различных металлорежущих станках и называют станочной обработкой.

Первый в мире станок с супортом был построен при Петре I русским механиком А. К. Нартовым. В Англии станок с супортом был построен приблизительно через 100 лет. Нартов построил станки для обточки орудийных цапф и для удаления прибылей отливок. Другим механиком петровского времени — Батищевым был построен шлифовальный и полировальный станок, применявшийся «для обдирания наружности стволов». В развитии станкостроения большие заслуги принадлежат М. В. Ломоносову, создавшему лобовой станок.

В развитии науки об обработке металлов резанием заслуги русских ученых исключительно велики. Начало теоретическим изысканиям в этой области положено русским исследователем И. А. Тиме в его трудах, опубликованных в России в 1870—1887 гг. и широко известных в переводах за границей. И. А. Тиме является признанным основоположником учения о резании металлов. Свой труд «Сопротивление металлов и дерева резанию» он впервые опубликовал в 1870 г. Продолжателями работ И. А. Тиме являются К. А. Зворыкин и преподаватель Михайловской артиллерийской академии А. А. Брике. Особенно велики заслуги Я. Г. Усачева — выдающегося научного деятеля, вышедшего из народа. Глубокий экспериментатор и ученый-практик, Усачев разработал методы исследования процесса резания, которыми пользуются и в настоящее время, В частности, Я. Г. Усачевым впервые создана термопара для определения температуры режущей кромки резца.

Пороками сварных соединений называют такие недостатки их, которые снижают прочность соединения и, следовательно, надежность всей конструкции. Главными видами пороков сварных соединений являются непровар, неполномерный шов, пережог, проплавление и прожог, подрезы, наплывы, пористость, трещины.

Непровар. Непроварами называют отсутствие соединения между основным и наплавленным металлом или недостаточное проникновение наплавленного металла в основной.

Пример непровара показан на фиг. 395, а, б.

Причиной непровара при всех видах сварки может быть загрязнение поверхности свариваемых деталей, при дуговой и контактной сварке—недостаточная сила сварочного тока, при газовой — применение несоответствующего наконечника горелки, при газовой и дуговой — преждевременное введение в сварочную ванну присадочного материала или слишком большая скорость сварки. Непровар является наиболее серьезным дефектом сварных швов.

Неполномерный шов. Сварочный шов может оказаться ниже поверхности свариваемых листов. Недостаточное заполнение шва металлом называют иногда недоваром (фиг. 395, в). Причиной недовара при дуговой и газовой сварке является неравномерность скорости сварки или нарушение равномерности подачи присадочного материала. Неполномерный шов может быть легко исправлен дополнительной наплавкой.

Под химико-механической сваркой понимают такие виды сварки, где для нагревания металла используют тепло, развивающееся в результате химических реакций, а для соединения свариваемых деталей применяют механическое воздействие на них.

Различают следующие виды химико-механической сварки: кузнечную сварку, сварку водяным газом и термитную.

Кузнечная сварка и сварка водяным газом

Сущность процесса сварки водяным газом заключается в том, что для нагрева свариваемых деталей до пластического состояния к ним подводят горелки, питаемые водяным газом, а для соединения деталей (например, краев листов) их подвергают ударам молота. Этот способ вследствие его малой производительности и ряда неудобств почти вытеснен другими видами сварки.

Электросварка деталей из различных металлов и сплавов имеет ряд особенностей. Рассмотрим эти особенности для случаев сварки стали, чугуна, меди, алюминия и магния.

Сталь

Малоуглеродистые и углеродистые стали. Электрическая сварка сталей содержащих до 0,3% С, не представляет никаких особенностей и затруднений вследствие неспособности этих сталей давать практически заметную закалку. Подогрев свариваемых деталей и термическая обработка шва требуются только в случае очень значительной толщины свариваемых деталей.

При содержании углерода свыше 0,3% необходимы подогрев деталей и последующий отжиг. Температура отжига зависит от содержания углерода в свариваемых деталях.

Специальные стали перлитного класса, т. е. с малым содержанием углерода и легирующих элементов, свариваются вполне удовлетворительно. Так же хорошо свариваются и стали аустенитного класса; они не испытывают в процессе охлаждения структурных изменений и обладают большой вязкостью. Отсутствие структурных превращений при охлаждении сталей аустенитного класса в большинстве случаев позволяет при их сварке обходиться без термической обработки, а большая вязкость их сильно снижает возможность трещино-образования.

Контактной сваркой называют такой вид электросварки, при которой нагрев металла производится теплом, развивающимся в свариваемых деталях при их контакте и пропускании через них электрического тока, а для соединения деталей применяется давление.

Сущность этого способа электросварки заключается в том, что при пропускании тока большой силы через соприкасающиеся на небольшой плоскости металлические детали в месте контакта этих деталей оказывается максимальное по сравнению со всей деталью сопротивление проходящему току и, следовательно, выделяется максимальное количество тепла. При достаточной силе тока выделяющееся тепло быстро нагревает металл до такого состояния, при котором он легко деформируется приложенной к нему силой; по прекращении действия тока металл охлаждается, и детали оказываются сваренными.

Количество тепла, выделяющегося в месте контакта свариваемых деталей, будет

где Q — количество тепла в кал;

I — сила тока в а;

R — сопротивление цепи в месте контакта деталей в ом;

t — время действия тока в сек.

Дуговой резкой называют процесс выплавления металла, нагреваемого дугой и вытекающего из полости реза. Для обеспечения и ускорения дуговой резки процесс ведут при вертикальном или наклонном положении разрезаемого изделия, так как при этом вытекание расплавляемого металла облегчается.

Дуговая резка по сравнению с газовой имеет ряд недостатков: широкий рез, неровность его краев, натеки на нижнем крае реза, поэтому ее применение сравнительно ограниченно. Дуговую резку применяют в тех случаях, когда металл не поддается газовой резке, когда отсутствует оборудование для резки газом или в случае таких работ, как разделка лома, отрезка литников и т. п. Для увеличения производительности применяют выдувание расплавляемого металла сжатым воздухом.

Дуговую резку можно производить и угольным, и металлическим электродом.

Резку угольной дугой ведут на постоянном токе нормальной полярности. Применение графитовых электродов позволяет пользоваться большими силами тока, чем в случае угольных. Для получения спокойной, хорошо направленной дуги применяют держатели, снабженные соленоидами.

Электрохимической дуговой называется сварка, при которой нагрев металла производят электрической дугой, а также теплом, выделяющимся при химических процессах.

Атомно-водородная сварка. Атомно-водородной сваркой называется сварка, в процессе которой нагревание металла производят дугой косвенного действия, а также теплом, выделяющимся при образовании из атомного водорода молекул этого газа по реакции 2Н»« Н2 + 100 600 кал. Водород, который подводится к электрической дуге из баллона, находится в обычном молекулярном состоянии. Под влиянием высокой температуры дуги происходит диссоциация молекулярного водорода Н₂«»2Н —100 600 кал. Соприкасаясь со сравнительно холодной поверхностью металла и с не расщепленными молекулами водорода, атомный водород (Н) опять переходит из атомной формы в молекулярную (Н₂). При этом происходит выделение ранее поглощенного тепла. В результате получается пламя с очень высокой температурой — около 3700°, которое и используется для плавления — сварки металла.

При этом способе сварки дуга возбуждается между двумя угольными или вольфрамовыми электродами (чаще применяют вольфрамовые электроды), поставленными один к другому под углом 45—60°. Так как температура плавления вольфрама около 3600°, а нагрев электродов достигает не больше 3000°, то вольфрамовые электроды не плавятся, а только «распыливаются» в процессе работы дуги.

Для защиты наплавленного металла от воздействия окружающего воздуха дуговую электросварку иногда производят в струе защитного газа. Этот способ впервые был разработан Н. Н. Бенардосом.

Сущность способа дуговой сварки в струе защитного газа заключается в том, что на дугу и свариваемое место направляется струя газа, защищающего металл от воздействия воздуха. На фиг. 382, а представлена схема такой сварки.

В качестве защитного газа можно применять водород, гелий, аргон, различные газовые смеси; в случае применения водорода для зажигания дуги требуется несколько повышенное напряжение, чем при зажигании в воздухе.

В случае применения в качестве защитного газа смеси водорода с окисью углерода пользуются жидким метанолом. Метанол кипит при 66° и при 70° разлагается на водород и окись углерода. Жидкий метанол удобен для перевозки и хранения. Газовую смесь водорода и азота получают разложением аммиака при 600°.

 

Впервые подводная дуговая сварка была разработана и применена в России. Первые опыты по ее применению были проведены акад. К. К. Хреновым еще в 1932 г. Акад. Хреновым разработана и первая рецептура для изготовления электродов для подводной сварки. Условием возможности получения хорошей сварки под водой является применение электродов специального состава, покрытых водонепроницаемым слоем. Электроды, покрытые соответствующей обмазкой, состоящей, например, из мела, железного сурика, жидкого стекла и воды, после их просушки проваривают в парафине, охлаждают и снова погружают в парафин в вертикальном положении; получаемая после такой обработки толщина парафина на поверхности электрода составляет 0,1—0,2 мм.

При подводной сварке применяют ток несколько большей силы, чем при сварке на воздухе.

Подводную сварку применяют при гидротехнических работах, при ремонте подводных частей судов.

Подводные сварочные работы затруднены плохой видимостью места сварки из-за распыления в воде дугой частиц металла и окислов.

Автоматической дуговой сваркой называют механизированный процесс дуговой сварки, в котором управление дугой и подачу присадочного материала производят специальными механизмами.

При ручной сварке максимальная доля стоимости работы приходится на рабочую силу и сравнительно небольшую часть составляют расходы на электроды и электроэнергию. Кроме того, что ручная сварка дорога, она не может давать такого однородного и высокого по качеству шва, как автоматическая. Наконец, автоматическая сварка в 2—3 раза производительнее ручной.

Преимущества механизации процесса дуговой сварки были понятны и изобретателям ее —- Бенардосу и Славянову, и ими были построены первые образцы электросварочных автоматов.

Автоматическую сварку применяют при массовом или крупносерийном производстве однородных сварочных работ.

Сварка металлическим электродом. Увеличение производительности при механизированной сварке достигается: 1) отсутствием необходимости смены электродов, так как электродный материал подается в виде проволоки, поступающей с мотка; 2) возможностью значительно повышать силу сварочного тока, что увеличивает скорость наплавки присадочного материала.