Новини зірок
Паяння зварювальних швів за короткий термін. Спеціальні методи зварювання та паяння
У сучасному нестабільному світі та агресивному зовнішньому середовищі людина особливо старанно намагається зберегти простір навколо себе, зробити надійнішим свій «маленький» світ. Автомобіль давно вже став необхідним елементом повсякденного життя, але виїжджаючи на дорогу, ми потрапляємо в зону підвищеної небезпеки. Купуючи автомобіль, покупець приділяє велику увагу проблемам безпеки. Будь-який учасник руху бажає не тільки уникнути можливих аварій на дорогах, але й залишитися живими, якщо аварія таки станеться.
З 1997 р. Європейський комітет EuroNCAP займається проведенням незалежних краш-тестів безпеки автомобіля, перевіряє машини в різних нестандартних аварійних ситуаціях, оцінює його безпеку для водіїв та пасажирів, становить рейтинг безпеки автомобілів «Safety assist».
Всі ці зусилля щодо розбивання авто спрямовані на перевірку ефективності пасивних систем захисту автомобілів. І недаремно, тому що при аварії надійна робота цих систем може врятувати життя водію та пасажирам.
Виробники автомобілів приділяють належну увагу безпеці пасажирів. Наприклад, кузов Ford Fusion має спеціально сконструйований силовий каркас для поглинання енергії удару у разі зіткнення, а двері посилені сталевими брусами. Кузов Audi A3 має підвищену жорсткість та енергопоглинаючу обшивку для простору ніг пасажирів, що при ударі забезпечить водію та пасажирам надійний захист.
Нові вимоги – нові сталі
Для підвищення конкурентоспроможності виробники намагаються створити економічні та безпечні автомобілі. Нові вимоги до сучасного кузова автомобіля продиктовані бажанням отримати більш економічний, а значить, легший кузов; водночас вимоги до пасивної безпеки мають бути на найвищому рівні. Все це змушує автовиробників рухатись уперед.
Нові конструкції кузова, інноваційні технології
Нові концепції побудови кузова автомобіля пов'язані з інноваційними технологіями. Як правило, це легка конструкція з використанням ультрависокострокової сталі, легких металів - сплавів алюмінію та магнію, застосування армованого волокном пластику або різноманітні поєднання всіх цих матеріалів в одній конструкції кузова. Все це продиктовано як економічними завданнями, які вирішуються на масовому виробництві, так і бажанням споживачів отримати економічний та безпечний автомобіль.
Сьогодні є два шляхи, якими йдуть виробники: технології гібридних з'єднань, легких сплавів, із застосуванням клею, що дозволяє розподілити навантаження у з'єднаннях по всій поверхні контакту, та механічно-теплові методи з'єднання. Метою є пошук процесів, що легко здійснені у виробництві та відтворюються згодом при відновленні кузова після ДТП. Зараз неможливо сказати, який із способів набуде ширшого поширення, оскільки постачальники металопрокату у співдружності з автовиробниками ведуть постійні розробки нових сплавів та методів обробки металів з метою отримання необхідних характеристик. Часто нові сплави та нові методи обробки металу відкривають нові можливості застосування.
Види сталей та сплавів, що використовуються в конструкції кузова автомобіля
Сталь
М'яка сталь до 200 Н/мм2
Високоміцна сталь HSS 210-450 Н/мм2
Надміцна сталь EHS 400-800 Н/мм2
Алюмінієві сплави
Алюміній магній AlMg близько 300 Н/мм2
Алюміній кремній AlSi близько 200 Н/мм2
Нові сталі - нові технології ремонту
MIG-паяння (MIG brazing) - нова технологія з'єднання, звана також зварювально-паянням, - застосовується для з'єднання високоміцних сталей автомобільних панелей кузова. Високоміцні сталі, такі як Boron, отримали свої високі показники жорсткості завдяки термічній обробці. Але при звичайному зварюванні напівавтоматом температура зварювальної ванни становить 1500-1600 ° С, що призводить до змін характеристик металів, що з'єднуються, і, як наслідок, до змін всієї конструкції кузова. У результаті ми отримуємо "кузов-інвалід", що несе приховану загрозу.
Процес MIG-паяння є процесом паяння твердим припоєм. Зварювальний процес MIG-паяння (Metal-Inert-Gas), як відомо з назви, відбувається серед інертного газу аргону. Газ захищає дугу, розплавлений припій та кромки деталей від впливу навколишнього повітря. Сам процес простий, як і MIG/MAG-зварювання, і застосовується в умовах відновлення кузова. Завдяки більш низькій температурі плавлення припою - приблизно 1000°C - дифузія металів не відбувається, а внаслідок відносно невеликої температури ванни зберігаються закладені властивості сталей, що з'єднуються. Цей метод практично виключає деформацію листів, що з'єднуються.
Особливо хочеться відзначити, що завдяки нижчій температурі плавлення припою відбувається мінімальне вигоряння цинку під час паяння (цинк плавиться при 419 ° C, випаровується при 906 ° C). Отриманий шов має високу стійкість до корозії. Дріт для паяння виготовлений зі сплаву на основі міді з добавками кремнію (CuSi3) або алюмінію (CuAl8). Припій входить у з'єднання з цинком, і в результаті виходить шов з високими антикорозійними властивостями.
Процес зварювання-паяння відбувається при нижчих налаштуваннях струму, набагато нижче, ніж при зварюванні звичайної м'якої сталі, що необхідно для отримання низької температури ванни. При цьому використовується метод штовхання: пальник ведеться під тупим кутом у напрямку зварювального шва. Пальник необхідно відхилити від вертикалі не більше ніж на 15°, щоб газ не видувався із зони ванни та захищав її. Витрата газу має бути в межах 20-25 л/хв, для цього необхідно використовувати редуктор з витратоміром.
При зварюванні-пайці встик двох листів необхідно створити зазор між ними, приблизно рівний товщині листа, що зварюється (близько 1-1,2 мм), і залишити місце для заповнення припоєм. Швидкість подачі дроту вища, ніж зазвичай використовується при зварюванні.
Наскільки міцний шов зварювання-паяння ви можете перевірити самі; у нас вийшло приблизно 30 циклів згинання місця шва. Результат можна подивитися на фотографіях: шов залишився цілим, з'єднання вийшло міцніше за основну пластину сталі. Випробування проводилося з простими сталевими пластинами, перша проба з міцною сталлю так і не зламалася; мабуть, для цього необхідний спеціальний пристрій, а не просто лещата.
Нові технології ремонту – нове обладнання для ремонту
Якість ремонту аварійного кузова вимагає не тільки безкомпромісної точності відновлення конструкції кузова відповідно до даних виробника, але й використання тих методів, які дозволять не порушити характеристики міцності конструкції. Якщо ви збираєтеся проводити ремонт відповідно до вимог автовиробника, необхідно застосовувати сучасні методи ремонту, які вирішуються за допомогою OEM (Original Equipment Manufacturer) обладнання.
Зараз для кузовних майстерень стали доступні напівавтомати MIG/MAG з можливістю зварювання-паяння. Французький виробник GYS пропонує дві моделі з цією функцією: TRIMIG 205-4S та DUOGYS AUTO. Обидва апарати створені спеціально для ремонту кузовів. Найбільший інтерес викликає модель DUOGYS AUTO, саме її ми розглянемо докладніше.
Професійний зварювальний напівавтоматичний апарат DUOGYS AUTO ідеальний для кузовного ремонту на сервісних станціях, що працюють з сучасними кузовами. Він призначений для роботи зі сталлю, алюмінієм та зварювання-паяння високоміцних сталей за допомогою дроту CuSi3 або CuAl8.
■ Дріт CuSi3 застосовується на технологічну вимогу OPEL і Mercedes.
■ Дріт CuAl8 застосовується на технологічну вимогу Peugeot, Citroеn, Renault.
■ Алюмінієвий дріт AlSi12 застосовується для зварювання автомобільних листів товщиною 0,6–1,5 мм.
■ Алюмінієвий дріт AlSi12 застосовується для зварювання автомобільних листів товщиною понад 1,5 мм.
Цей апарат оснащений двома чотирироликовими механізмами з можливістю підключення пальника з вбудованим механізмом подачі Spool Gun. У комплекті з ним йдуть два триметрові пальники 150 А: один для роботи зі сталлю, а інший для зварювання-паяння, і Spool Gun з чотириметровим рукавом. Завдяки синергетичному режиму, апарат легко перебудовується під різні режими роботи.
DUOGYS AUTO має два режими налаштування: автоматичний та ручний. В автоматичному режимі необхідно вибрати тип і діаметр зварювального дроту, поставити потрібний рівень струму на семипозиційному перемикачі, а швидкість подачі дроту автоматично підлаштовується згідно з заданими умовами. При цьому передбачена можливість тонкої підстроювання швидкості. За потреби завжди можна перейти в ручний режим і працювати як із звичайним напівавтоматом.
Апарат має два корисні режими. Точковий режим SPOT зручний для операції прихвату. Режим затримки DELAY зручний для зварювання тонких листів сталі та алюмінію, обмежуючи при цьому ризик пропалювання або деформації листів, що зварюються.
Для кузовних станцій з невеликою прохідністю можна рекомендувати зварювальний напівавтомат TRIMIG 205-4S. Він має такий самий генератор струму, як і його старший побратим DUOGYS AUTO, але тільки один вбудований двороликовий приводний механізм і вимагатиме додаткового часу на переустановку котушок зі зварювальним дротом.
В іншому це такий же апарат, з його допомогою можна виконати зварювання сталей, зварювання-паяння, а підключивши пальник із вбудованим механізмом подачі дроту Spool Gun, та зварювання алюмінію.
Підкажіть, яким способом краще зварювати оцинковані деталі?
Міг-пайка елемента автомобіля
Для з'єднання оцинкованих поверхонь останнім часом рекомендують замість напівавтоматичного зварювання серед аргону МIG-пайку. При зварюванні зруйноване цинкове покриття утворює з розплавленим металом шлак, пори, раковини. Це означає знижену якість та відсутність цинкового покриття у зоні зварювання. Доводиться надсилати деталі на повторну гальванічну операцію з метою відновлення антикорозійного покриття, що не завжди можливо у вузлі.
Проблеми при зварюванні оцинкованого металу
Поява методу МIG-паяння дозволила уникнути подібних проблем. Метод МIG-паяння відрізняється від методу МIG-зварювання лише видом використовуваного дроту і режимом процесу.
Для МIG паяння використовується мідний дріт CuSi3. Температура її солідуса невелика, що дозволяє уникнути плавлення основного металу. Цинкове покриття не випаровується, а потрапляючи у ванну, утворює на поверхні близьку до латуні хімічну сполуку, яка захищає зварювальний шов від корозії.
Режим зварювання оцинкованих сталей
Паяння виробляється в захисному середовищі інертного газу, а результат досягається через підбір оптимального режиму основного та імпульсного струму, при цьому перехід присадки в шов відбувається без короткого замикання. У режимі імпульсного струму його коливання від мінімальної до пікової величини становлять від 0,25 до 25 Герц. На виріб виділяється у кілька разів менше теплоти, а поширення термічного впливу в обсязі твердого тіла різко обмежується. Крапля відривається від присадочного дроту по імпульсу – як наслідок, весь процес практично звільнений від розбризкування.
Крім сталей з оцинкуванням, процес застосовується для вуглецевих, низьколегованих та корозіостійких сталей. Зварюванням-паянням доступне виконання вертикальних швів у будь-якому напрямку (від стелі до підлоги і навпаки - ніяких проблем) та стельових. Швидкість – до 1000 мм/хв.
За допомогою МIG-паяння з'єднують дуже тонкі сталеві листи з мінімальними деформаціями. Застосовується метод МiG – паяння в автосервісі, суднобудуванні, системах вентиляції та кондиціювання.
Ще варіант - цим способом чудово з'єднуються рами велосипедів.
Зварювання оцинковки TIG
При ТИГ-зварюванні, якщо дуга «якнайкоротше» шов виходить опуклої форми, що позначається на втомній міцності виробу, високотемпературне паяння призводить до виникнення повідців, а MIG-пайка компенсує недоліки і першого, і другого, забезпечуючи увігнутий шов і роблячи можливим мале вкладення теплоти в матеріал, при цьому міцність з'єднання залишається близькою до зварювальної.
дріт мідний мм купити
Застосовувані:
- Капілярне паяння. Припій заповнює зазор між поверхнями, що з'єднуються. Припій та метал при цьому хімічно не взаємодіють. Це найпоширеніший метод паяння.
- Дифузійне паяння - тривала витримка при високій температурі. Відбувається зміцнення шва за рахунок взаємної дифузії компонентів припою та основного металу. Хімічної взаємодії немає, утворюється твердий розчин.
- Контактно-реактивне паяння. У цьому випадку між деталями, що з'єднуються, або між деталями і припоєм протікають активні реакції з утворенням в контакті легкоплавкого з'єднання.
- Реактивно-флюсова паяння. Шов утворюється за рахунок реакції витіснення між флюсом та основним металом.
- Паяння - зварювання, шов утворюється способами зварювання, але як присадочний матеріал використовується припій.
Методи паяння визначаються хімічними властивостями припою, флюсу та металу та режимом паяння (температура, час і т.д.) Залежно від джерела тепла здійснюється пайка такими способами:
- паяння в печах;
- паяння опором;
- індукційна пайка;
- паяння паяльниками;
- паяння газовими пальниками.
- паяння зануренням у розплавлений припій;
Як припой використовуються найчастіше сплави металів.
Основні вимоги до припоїв:
1. Мати температура плавлення як мінімум на 50-100 про З нижче температури плавлення паяних металів.
2. Забезпечувати гарне змочування металу та гарне заповнення шва паяння.
3. Утворювати міцні, пластичні та корозійно-стійкі шви.
4. Мати коефіцієнт лінійного розширення не відрізняється різко від коефіцієнта лінійного розширення паяних металів.
Припої поділяються на дві групи: м'які (температура плавлення нижче 500 С), і тверді (вище 500 С).
М'яка пайка дає відносно невисоку механічну міцність, використовується для деталей, що працюють при невисокій температурі та невеликих ударних вібраційних навантаженнях: радіатори, паливні баки, електричні проводи і т.д. Найбільш поширені олов'яно-свинцеві (олово в чистому вигляді як припій не використовується) припої (цифра в назві припою означає вміст у ньому олова): ПОС-18 (17-18% олова, 2-2,5% сурми та 79-81% свинцю) використовується для паяння невідповідальних деталей; ПОС-30 та ПОС-40 - для швів, що мають достатню міцність та надійність, ПОС-50 та ПОС-61 - для деталей, шви у яких не повинні окислюватися при роботі (електрообладнання та ін.).
Тверда пайка виконується в тому випадку, коли необхідно мати міцний шов або шов, що працює при високих температурах (паливо- та маслопроводи, контакти реле тощо). До твердих припоїв відносяться: мідні, мідно-цинкові, латунні, алюмінієві та срібні. Мідно-цинкові припої (перша цифра в назві припою означає вміст міді в припої, решта цинку та невелика кількість домішок): ПМЦ-36 - для паяння латунних виробів; ПМЦ-48 - для деталей з мідних сплавів, що не піддаються ударним навантаженням та вигину; ПМЦ-54 - для паяння міді, бронзи та сталі, що не зазнають ударних навантажень.
Для отримання еластичного та міцного з'єднання використовуються як припої латуні Л-62 та Л-68. (Сплав міді з цинком - до 80%, з добавками алюмінію, свинцю, нікелю - до 10%).
Для паяння відповідальних конструкцій використовуються срібні припої: ПСр-12 (36% міді, 12% срібла, трохи більше 1,5% домішок, інше цинк); ПСр-45 для паяння латуні, міді та бронзи (контакти проділів електрообладнання); ПСр-70 для паяння електричних проводів, що вимагають низького електричного опору в місцях паяння.
Для паяння деталей з алюмінію та його сплавів використовуються алюмінієво-кремнієві припої (силуміни) та алюмінієво-мідні сплави (34А та 35А). Припій 35А має вищі механічні якості та вище температуру плавлення, ніж 34А.
Для видалення з поверхні окисних плівок та захисту їх від подальшого окислення служать флюси, які або розчиняють окисли, або хімічно взаємодіють з окислами і які у вигляді шлаку виринають на поверхню шва. Також флюси сприяють покращенню змочування поверхонь пропоєм. Температура плавлення флюсу повинна бути нижчою за температуру плавлення припою.
При паянні м'якими припоями застосовують нашатир (або хлористий амоній), водний розчин хлористого цинку і хлористого амонію з концентрацією 20-50%. Соляну кислоту як флюс не використовують, а застосовують водний розчин хлористого цинку, який одержують травленням водного розчину соляної кислоти цинком:
HCl + Zn2 → Zn Cl2 + H2.
Для виключення подальшої корозії паяних деталей застосовують каніфоль, яку необхідно наносити на місце паяння, але не паяльник, т.к. при перегріві на паяльнику вона може втратити свої властивості, що флюсують.
При паянні твердими припоями як флюс використовують буру або суміш її з борною кислотою і борним ангідридом. Підбором кількості борного ангідриду змінюють температуру плавлення флюсу.
Пайка деталей м'якими припоями виконується найчастіше за допомогою паяльників (мідних та електричних), а твердими припоями - газовими пальниками або індукційним нагріванням. Робоча частина паяльника натирається нашатирем для видалення оксидів, обслуговується. Поверхня шва знежирюється флюсом, паяльником розплавляється і переноситься припій на місце паяння та рівномірно розподіляється по ній.
Деталі ходової частини будівельних та дорожніх машин мають дуже велике зношування. У цьому випадку для відновлення їх доцільно застосовувати заливку рідким металом (ливарне зварювання), т.к. інші способи (автоматична наплавка, постановка бандажів і т.д.) не дають хорошої якості та дуже дорогі.
Деталь нагрівають і поміщають у кокіль, теж нагрітий до 200-250 про С. Через літники заливають у кокіль рідкий чавун або сталь, які заповнюють простір між зношеною деталлю і стінкою кокіля, відбувається зварювання металу, що компенсує знос. Для деталей ходової частини наступної механічної обробки не потрібно. У порівнянні з іншими способами вартість відновлення знижується вдвічі-втричі, а довговічність перебуває на рівні нової деталі.
| багато |
4.1 Розрахункова оцінка очікуваних механічних властивостей металу шва
Оцінюючи очікуваних механічних властивостей металу шва необхідно враховувати дію наступних технологічних чинників: частку участі основного металу у формуванні шва та її хімічний склад; тип та хімічний склад зварювальних матеріалів; метод та режим зварювання; тип з'єднання та число проходів у зварному шві; розміри зварної сполуки; величину пластичних деформацій розтягування в металі шва за його остигання.
4.1.1 Вплив частки участі основного металу та, відповідно, хімічного складу металу шва на його механічні властивості встановлюється емпіричними рівняннями.
а) Тимчасовий опір розриву s, МПа, обчислюють за формулою
s =48+500∙С+252∙Mn+175∙Si+239∙Cr+77∙Ni+80∙W+70∙Ti+
176∙Cu+290∙Al+168∙Mo, (51)
б) Відносне подовження
δ=50,4─(21,8∙С+15∙Mn+4,9∙Si+2,4∙Ni+5,8∙Cr+6,2∙Cu+
2,2∙W+6,6∙Ti)+17,1∙Al+2,7∙Mo, (52)
де символами в рівняннях 48, 49 зазначено вміст хімічного
елемента у металі шва, %.
в) s т =0,73?s в, (53)
де s - тимчасовий опір розриву, МПа;
г) ψ=2,32∙δ, (54)
де - відносне подовження, %.
4.1.2 Вплив швидкості охолодження та граничних умов на механічні
властивості металу шва
а) Миттєву швидкість охолодження металу в навколошовній зоні при температурі найменшої стійкості аустеніту w 0 град/с при однопрохідному зварюванні стикових з'єднань з наскрізним проплавленням визначають за формулою
w 0 =2plсgd 2 (Т min ─Т 0) 3 /(q п 2), (55)
б) Миттєву швидкість охолодження металу в навколошовній зоні при температурі найменшої стійкості аустеніту w 0 град/с при зварюванні таврових сполук визначають за формулою
w 0 =3plсgd 2 (Т min ─Т 0) 3 /(q п 2), (56)
в) Миттєву швидкість охолодження металу в навколошовній зоні при температурі найменшої стійкості аустеніту w 0 град/с при наплавленні валика на масивне тіло визначають за формулою
w 0 =2pl(Т min ─Т 0) 2 /q п, (57)
де l - Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(см× 0 С),
с – питома теплоємність, Дж/(г×0 С);
g - щільність основного металу, г/см 3;
d-товщина металу, що зварюється, см;
Т 0 - Початкова температура, 0 С;
Т min - Температура найменшої стійкості аустеніту, 0 С;
q п – погонна енергія зварювання, Дж/див.
Для низьковуглецевих та низьколегованих сталей можна прийняти
¾ l=0,42Вт/(см× 0 С);
сg=5,25Дж/(см 3 × 0 С);
¾ Т min = 550 ... 600 0 С.
Отримані розрахунковим шляхом механічні характеристики металу шва за формулами 51-53 слід скоригувати впливом миттєвої швидкості охолодження (рис. 9).
Малюнок 9 – Графік відносних механічних характеристик
властивостей металу шва залежно від миттєвої швидкості
охолодження шва
г) Механічні характеристики металу шва з урахуванням миттєвої швидкості охолодження:
s у шва =s у ∙f(s в), (58)
s т шва =s ∙f(s т), (59)
ψ шва =s ∙f(ψ), (60)
4.2 Очікувані механічні властивості та структурний склад металу навколошовної зони визначають за атласами (структурних перетворень металу в точках ЗШЗ при зварюванні) залежно від швидкості охолодження або погонної енергії зварювання для кожної конкретної марки сталі, що зварюється (зварюваного металу).
5 РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ЗВАРЮВАННЯ
Алгоритм технології зварювання у загальному вигляді можна уявити:
а) Основний метал:
1) вибір, найменування матеріалу, що зварюється;
2) оцінка зварюваності;
3) підготовка до зварювання.
б) Зварювальні матеріали:
1) вибір, найменування зварювальних матеріалів;
2) підготовка до зварювання.
в) Складання.
г) Зварювання:
1) режим зварювання;
2) техніка виконання зварювання.
д) Зачищення зварного з'єднання.
е) Контроль якості зварного з'єднання.
Після кожної операції слід призначати контроль.
Лабораторна робота №1.
"ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ
РОЗДІЛКИ КРОМОК НА ГЕОМЕТРИЧНІ ПАРАМЕТРИ
ЗВАРНОГО ШВА"
Цілі роботи.
1. Освоїти методику розрахунку основних параметрів режиму дугового зварювання та геометричних параметрів зварного шва.
2. Дослідити вплив геометричних параметрів обробки країв на геометричні параметри зварного шва (наплавленого валика).
1. Апарат зварювальний:
2. Епідіаскоп.
4. Слюсарний інструмент.
5. Вимірювальний інструмент.
6. Калькулятор інженерний.
7. Пластина із сталі Ст3 (10, 20, 09Г2С) з канавками різних геометричних параметрів.
10. Міліметрівка.
1. Виконати вимірювання геометричних параметрів канавок;
2. Налаштувати режим зварювання (заданий за таблицею 9);
4. Виконати зварювання;
5. Виготовити макрошліф;
6. Спроектувати контури зварних швів на міліметрівку та виконати виміри:
а) Ширини шва, е;
б) глибини проплавлення, h;
в) Висоти посилення, g;
г) Висоти шва, Н;
е) Площі наплавлення, F н;
8. Виконати розрахунок відносної розбіжності, теоретичних та отриманих експериментальним шляхом, значень геометричних параметрів зварних швів.
9. Зробити висновки про роботу.
Таблиця 9 – Параметри режиму зварювання
Лабораторна робота №2.
"РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ЗВАРЮВАННЯ СТИКОВОГО СПОЛУЧЕННЯ"
Цілі роботи.
1. Розробити технологію зварювання стикового з'єднання пластин із низьковуглецевої конструкційної сталі феритного класу.
Тривалість лабораторної роботи – 4 години
Обладнання, інструмент та матеріали.
1. Апарат зварювальний:
а) А-1416 у комплексі з джерелом живлення постійного струму – випрямлячем зварювальним ВКСМ-1000 та баластовими реостатами РБ-302 (РБ-301, РБ-303);
б) АДФ-1002 у комплексі із джерелом живлення змінного струму – трансформатором зварювальним ТДФ-1000.
2. Епідіаскоп.
3. Обладнання, інструмент та матеріали для виготовлення макрошліфів.
4. Слюсарний інструмент.
5. Вимірювальний інструмент.
6. Калькулятор інженерний.
8. Зварювальний дріт Св-08ХМ (Св-08, Св-08Г2С), діаметром 3,0мм (2,0мм, 2,5мм, 4,0мм).
9. Флюс зварювальний АН-60 (АН-348).
10. Міліметрівка.
11. Олівець із твердістю НВ чи Ст.
Завдання та методичні вказівки.
11. Виготовити макрошліф;
а) Ширини шва, е;
б) глибини проплавлення, h;
в) Висоти посилення, g;
г) Висоти шва, Н;
д) Площі проплавлення, F пр;
е) Площі наплавлення, F н;
17. Зробити висновки про роботу.
Пункти завдання та методичних вказівок наведено в рекомендованій послідовності для їх виконання
Тимчасовий опір розриву s, МПа, визначають за формулою
Межа плинності s т, МПа, визначають за формулою
де НВ – твердість металу шва по Брінеллю
Звіт про лабораторну роботу оформити на папері формату А4 за ГОСТ 2.105-95. Основний напис не можна наносити на поле текстового документа.
Лабораторна робота №3.
"РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ЗВАРЮВАННЯ СПОЛУКИ З КУТОВИМ ШВОМ"
Цілі роботи.
1. Розробити технологію зварювання таврового (нахльостного) з'єднання пластин із низьковуглецевої конструкційної сталі феритного класу.
2. Застосувати практично методику розрахунку основних параметрів режиму дугового зварювання і геометричних параметрів зварного шва.
3. Закріпити навички роботи з технічною літературою та нормативною документацією.
Тривалість лабораторної роботи – 4 години
Обладнання, інструмент та матеріали.
1. Апарат зварювальний:
в) А-1416 у комплексі з джерелом живлення постійного струму – випрямлячем зварювальним ВКСМ-1000 та баластовими реостатами РБ-302 (РБ-301, РБ-303);
г) АДФ-1002 у комплексі із джерелом живлення змінного струму – трансформатором зварювальним ТДФ-1000.
2. Епідіаскоп.
3. Обладнання, інструмент та матеріали для виготовлення макрошліфів.
4. Слюсарний інструмент.
5. Вимірювальний інструмент.
6. Калькулятор інженерний.
7. Пластини із сталі Ст3 (10, 20, 09Г2С).
8. Зварювальний дріт Св-08ХМ (Св-08, Св-08Г2С), діаметром 3,0мм (2,0мм, 2,5мм, 4,0мм).
9. Флюс зварювальний АН-60 (АН-348).
10. Міліметрівка.
11. Олівець із твердістю НВ чи Ст.
Завдання та методичні вказівки.
1. Виконати вимірювання геометричних параметрів пластин;
2. З ГОСТів виписати хімічний склад та механічні характеристики основного металу, хімічний склад зварювального дроту та зварювального флюсу;
3. Оцінити зварюваність основного металу за критеріями, зазначеними у розділі 3;
4. Відповідно до ГОСТу або із завданням вибрати тип зварного з'єднання, призначити вихідні геометричні параметри зварного з'єднання та зварного шва;
7. Оцінити стійкість металу шва проти утворення гарячих тріщин та стійкість металу навколошовної зони проти утворення холодних тріщин за критеріями, зазначеними в розділі 3.
9. Зробити висновки щодо правильності вибору зварювальних матеріалів, параметрів режиму зварювання. Розробити технологію зварювання у відповідність до рекомендацій розділу 5.
10. Відповідно до розробленої технології виконати зварювальні роботи та контрольні операції;
11. Виготовити макрошліф;
12. Спроектувати контури зварного шва на міліметрівку та виконати виміри:
ж) Ширини шва, е;
з) Глибини проплавлення, h;
і) Висоти посилення, g;
к) Висоти шва, Н;
л) Площі проплавлення, F пр;
м) Площі наплавлення, F н;
13. Виміряти твердість металу шва;
14. Виконати розрахунок тимчасового опору розриву та межі плинності металу шва за формулами 61 та 62;
15. Виконати розрахунок відносної розбіжності, теоретичних та отриманих експериментальним шляхом, значень геометричних параметрів зварних швів;
16. Подати значення величин геометричних параметрів зварного шва та механічних характеристик металу зварного шва, визначені розрахунком та експериментальним шляхом та відносну розбіжність між ними у вигляді таблиці 10.
17. Зробити висновки про роботу.
Пункти завдання та методичних вказівок наведено в рекомендованій послідовності для їх виконання
Таблиця 10 - Розрахункові та експериментальні параметри
Звіт про лабораторну роботу оформити на папері формату А4 за ГОСТ 2.105-95. Основний напис не можна наносити на поле текстового документа.
БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК
1. Методи дугового зварювання 3
1.1 Електрична зварювальна дуга як технологічний елемент 3
1.2 Основні способи дугового зварювання 5
1.3 Розрахунок основних параметрів режиму механізованого зварювання
у захисних газах та під флюсом та геометричних параметрів
зварного шва 14
2. розрахунок хімічного складу металу шва 22
2.1 Розрахунок хімічного складу металу шва зі змішування 22
2.2 Розрахунок хімічного складу металу шва з урахуванням
приросту елементів з флюсу 23
3. розрахункові методи оцінки сталей проти
утворення тріщин при зварюванні 24
3.1 Оцінка схильності сталей до утворення гарячих
тріщин при зварюванні 24
3.2 Оцінка схильності легованої сталі до освіти
холодних тріщин при зварюванні 26
4. оцінка очікуваних механічних властивостей
зварної сполуки 30
4.1 Розрахункова оцінка очікуваних механічних властивостей
металу шва 30
4.2 Очікувані механічні властивості та структурний склад
металу навколошовної зони 32
5. розробка технології зварювання 33
6. Лабораторна робота №5. "Дослідження впливу
геометричних параметрів обробки кромок на
геометричні параметри зварного шва" 34
7. Лабораторна робота №6. "розробка технології
зварювання стикового з'єднання 36
8. Лабораторна робота №7. "розробка технології
зварювання з'єднання з кутовим швом 39
бібліографічний список 42
Спеціальні методи зварювання та паяння
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
для виконання лабораторних робіт з дисципліни «Спеціальні методи зварювання та паяння» для студентів спеціальності
150202 «Обладнання та технологія зварювального виробництва»
очної та заочної форм навчання
Затверджено редакційно-видавничою радою
Тюменського державного нафтогазового університету
Укладачі: к.т.н., доцент Крилов А.П.,
помічник Рибін В.А.
© Державна освітня установа вищої професійної освіти
«Тюменський державний нафтогазовий університет» 2011
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
Ручне дугове зварювання міді покритими електродами
Мета роботи:
Вивчення процесів зварювання міді ручним дуговим зварюванням покритими електродами: встановлення технологічних параметрів режиму зварювання при заданих теплофізичних властивостях металу, що зварюється на температурні поля та геометричні розміри зварного шва; вибір оптимальних режимів зварювання матеріалу заданої товщини.
Матеріали та обладнання:
1. Джерело живлення постійного зварювального струму з ВАХ.
2. Мідні пластини завтовшки 4 мм, розміром 150 х 50 мм – 2 шт.
3. Електроди для зварювання міді "Комсомолець 100".
4. Сталева підкладкова пластина розміром 10×200×200 мм.
Теоретичні відомості:
Мідь – це перший метал, який людина почала видобувати та обробляти ще задовго до знайомства із залізом. У земній корі міді порівняно небагато (~ 0,01 %), але через властиві їй унікальні властивості, вона у багатьох випадках виявляється незамінною.
Мідь – діамагнітний, пластичний та важкий матеріал (γ = 8,94 г/см3) з високою теплопровідністю (λ = 0,923 кал/см·с·0С) та низьким електроопіром (ρ = 1,68 мкОм·см), а також високою корозійною стійкістю. Ці властивості міді визначають її широке застосування в електротехнічній та хімічній промисловості, суднобудуванні, приладобудуванні, металургії та інших галузях виробництва.
Чиста мідь має невелику міцність (σ = 216 … 235 МПа) і високу пластичність (δ = 60 %; ψ = 75 %).
Мідь плавиться за 1083 0С і кипить при 2360…2595 0С. У міді не виявлено поліморфних перетворень, у всьому інтервалі температур нижче за точку плавлення, вона має ГЦК грати. Питома теплоємність міді приблизно така сама, як заліза і становить 0,0915 кал/г·0С. домішки, які у міді, знижують її електропровідність (рис.1). кисень у невеликих кількостях підвищує електропровідність міді з огляду на те, що він сприяє видаленню при плавці домішок за рахунок їх окислення.
З газами мідь взаємодіє дуже активно, але з азотом не взаємодіє навіть за високих температур.
Електроди з покриттями для дугового зварювання міді (як і інших кольорових металів) державними стандартами не регламентуються і виготовляються за технічними умовами чи паспортами на конкретні марки, складені і затверджені підприємствами чи організаціями - розробниками електродів.
Стрижні електродів виготовляються із тягнутого дроту або круглих тягнутих та пресованих прутків, регламентованих стандартами.
До перших марок електродів для зварювання міді, розроблених Томським політехнічним інститутом разом із заводом «Комсомолець» на основі мідного дроту марок М1 … М3 відносяться електроди серії «Комсомолець» (комсомолець 100, Комсомолець МН, Комсомолець МС). Як розкислювачі наплавленого металу застосовані феромарганець, феросиліцій та кремніста мідь (71% Cu, 24% Si, 1% Fe і до 0,155% S).
Повне розкислення досягається за змістом кремнію в металі шва не більше 0,3…0,7 %. Позитивний вплив на якість металу шва спільне легування його марганцем і кремнієм при співвідношенні 1: 3, що забезпечує легкоплавкі, добре видаляються з металу шлаки. При підвищеному вмісті кремнію метал зварного шва охрупчується. У 50-х роках минулого століття були розроблені електроди марок ММ3-1, ММ3-2. Як розкислювачі у цих електродах застосовані феросиліцій, графіт і сплав симанил складу: 31…35 % Si, 19…22 % Mn, 27…30 % Al. Застосування сплаву симанил замість феросплавів дозволило знизити вміст заліза та шкідливих домішок у наплавленому металі, що покращило технологічність електродів.
Найбільшого поширення для зварювання конструкцій з міді та хромистої бронзи середніх та великих товщин (5…20 мм) набули електроди марок АНЦ-1, АНЦ-2, що випускаються за ТУ ІЕС 593-86, що дозволяють виконувати зварювання на форсованих режимах. При використанні цих електродів відбувається відносно незначне легування металу шва (2...2,5 рази менше, ніж при використанні електродів «Комсомолець 100»), що суттєво збільшує його електропровідність.
Освоєно у серійному виробництві вдосконалені електроди марок АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3, АНЦ/ОЗМ-4, призначені для зварювання технічно чистої міді, що містить не більше 0,01 % кисню. Вони мають високу продуктивність від 4 до 4,9 кг/год (для електродів діаметром 4 мм) та коефіцієнт наплавлення від 14,5 до 17,5 г·А/год. Мідь завтовшки до 4 мм зварюють без обробки кромок; до 10 мм – з одностороннім обробленням при куті скосу кромок до 60…70 0 і притупленням 1,5…3 мм. При більшій товщині рекомендується Х - подібна обробка кромок. Використання електродів серії АНЦ дозволяє виконувати стикові з'єднання на міді завтовшки до 20 мм без обробки кромок одно або двосторонніми швами.
Перед зварюванням метал, що зварюється, ретельно очищають від оксидів і забруднень до металевого блиску і знежирюють для отримання більш якісного зварного з'єднання. Зачищення кромок може виконуватися механічним способом – наждаком, металевими щітками тощо. Абразивним каменем користуватися не рекомендується, так як глибокі ризики, що залишаються ним на поверхні металу, служать осередками подальших забруднень і ускладнюють знежирення органічним розчинниками.
При ручному зварюванні міді вкритими електродами необхідний підігрів кромок, починаючи з товщини 4 мм. Температура підігріву зростає зі збільшенням товщини кромок, що зварюються, і габаритів виробу.
При товщині кромок 5…8 мм метал підігрівають до 200…300 ˚С, при товщині 24 мм – 750… 800 ˚С. електроди марки АНЦ-1 (АНЦ-2) забезпечують виконання зварювання без підігріву металу завтовшки до 10...15 мм або з невисоким підігрівом для металу великих товщин.
Таблиця 1
Орієнтовні режими ручного однопрохідного зварювання міді покритими електродами
| b, мм | de, мм | Iсв, А | Uд, В |
| 2 - 3 | 100 - 120 | 25-27 | |
| 3-4 | 120-160 | 25-27 | |
| 4-5 | 160-200 | 25-27 | |
| 5-6 | 240-300 | 25-27 | |
| 5-7 | 260-340 | 26-28 | |
| 7-8 | 6-7 | 380-400 | 26-28 |
| 9-10 | 6-8 | 400-420 | 28-30 |
Зварювання покритими електродами виконується постійному струмі зворотної полярності. Зварювальний струм призначають із співвідношення I св~ 50 d ел (табл.2), а для електродів серії АНЦ - I св= (85 ... 100) d ел при U д = 45 ... 50В.
При багатошаровому зварюванні міді товщиною понад 10...12 мм (3...6 шарів) використовують електроди діаметром 6...8 мм при зварювальному струмі до 500 А.
Зварювання ведуть короткою дугою без поперечних коливань електрода. Найкраще формування шва забезпечує зворотно-поступальний рух електрода. Подовження дуги погіршує формування шва, збільшує розбризкування, погіршує механічні властивості зварних з'єднань. При зварюванні стикових з'єднань використовують металеві (сталеві або мідні) або азбестові підкладки. Зварювання роблять у нижньому положенні або злегка похилому положенні (на підйом).
Зварювання електродами «Комсомолець 100» забезпечує задовільні механічні властивості металу шва: σ в= 180 ... 200 МПа; δ = 18…20 %; α = 1800; KCU= 0,59 ... 0,78 МДж / м2. Досить високі механічні властивості шва та зварного з'єднання на міді можна отримати також при використанні електродів зі стрижнями із бронзи Бр.КМц 3-1, Бр.ОФ 4-0,3 та латуні Л90 ( σ в= 190 ... 230 МПа; α = 1800).
Проковування швів на міді без нагрівання збільшує міцність металу швів при деякому зниженні пластичності ( σ в= 235 ... 242 МПа; α = 143…1800).
Теплопровідність та електрична провідність зварних у порівнянні з тими самими параметрами основного металу значно знижуються. Електрична провідність металу шва становить лише 20% електричної провідності міді М1. приблизно такою ж мірою знижується електрична провідність шва при зварюванні електродами зі стрижнями із бронзи Бр.КМц 3-1.
Порядок виконання роботи
1. Здійснити підготовку пластин під зварювання з V-подібним скосом кромок під загальним кутом 70-80˚, з притупленням 2-3 мм.
2. Встановити пластини на сталевий підкладці встик із зазором 1 мм і зробити прихватку, як показано на рис. 1.
3. Виконати зварювання пластин відповідно до рис.1
4. Після закінчення зварювання здійснити швидке охолодження пластин у воді.
5. Вирізати зі зварених пластин зразки і виготовити з них макро- та мікрошліфи, здійснивши травлення макрошліфів реактивом з 15 г двохромовокислого калію, 10 мл сірчаної кислоти та 100 мл води.
6. Дослідити макро- та мікроструктуру зразків. Дослідження мікроструктури здійснювати зі збільшенням ×200.
Рис.1. Схема прихватки та зварювання мідних пластин
Звіт повинен містити:
· Опис методики проведення дослідів
· Результати дослідів, занесені у відповідні графи таблиці;
· Формулювання висновків
· Пояснення отриманих результатів;
· Короткий опис пристрою та роботи зварювальної установки;
· технологічний процес зварювання заданого вузла.
Запитання для самоконтролю:
1. Склад покриття електродів для ручного дугового зварювання міді та її сплавів.
2. Технологія ручного дугового зварювання покритими електродами.
3. Маркування зварювального дроту для зварювання міді та його сплавів.
4. Флюси для зварювання електродугового зварювання міді та її сплавів.
5. Як вибирають струм при зварюванні міді під шаром флюсу.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2
Технологічний процес паяння включає комплекс операцій, основними з яких є наступні.
Підготовка поверхні під паяння.Якість підготовки поверхні під паяння багато в чому визначає рівень та стабільність властивостей паяного з'єднання. Існують такі основні способи очищення поверхні: 1) термічний (пальниками, відпалом у відновлювальній атмосфері, у вакуумі); 2) механічний (обробка різальним інструментом або абразивом, гідропіскоструминна або дробоструминна галтування); 3) хімічний (знежирення, хімічне травлення, електрохімічне травлення, травлення з ультразвуковою обробкою, комбіноване з знежиренням та травленням).
Підготовка деталі під паяннявключає також нанесення спеціальних технологічних покриттів гальванічним або хімічним способом, гарячим лудінням (зануренням у розплавлений припій), за допомогою ультразвуку, плакуванням, термовакуумним напиленням. Часто збірка включає нанесення припою, укладання його у вигляді дозованих заготовок з дроту або фольги. При розміщенні припою необхідно враховувати умови паяння: розташування виробу в печі або іншому нагрівальному пристрої, режими нагрівання та охолодження.
Нанесення флюсу.Іноді при складанні деталей під паяння потрібно нанести флюс. Порошкоподібний флюс розводять водою дистильованою до стану негустої пасти і наносять шпателем або скляною паличкою, після чого деталі підсушують в термостаті при 70-80°С протягом 30-60 хв. При газополум'яній пайці флюс подають на прутку розігрітого припою, при паянні паяльником – робочою частиною паяльника або разом із припоєм, у разі застосування олов'яно-свинцевого припою – у вигляді трубок, наповнених каніфоллю.
Пайка(нагрів місця з'єднання або загальне нагрівання зібраних деталей) виконується при температурі, що перевищує температуру плавлення припою, як правило, на 50-100°С. Залежно від температури плавлення застосовуваних припоїв пайка поділяється на високотемпературну та низькотемпературну.
Поверхні, що не підлягають пайці, оберігають від контакту з припоєм спеціальною обмазкою з графіту з добавками невеликої кількості вапна. Паяння зануренням у розплавлений припій використовують для сталевих, мідних, алюмінієвих та твердих сплавів, деталей складних геометричних форм. На цей процес витрачається велика кількість припоїв. Різновидом паяння зануренням є паяння хвилею припою, що біжить, коли розплавлений припій подається насосом і утворює хвилю над рівнем розплаву. Паяюча деталь переміщається в горизонтальному напрямку. У момент торкання ванни проходить паяння. Біжучою хвилею паяють у радіоелектронній промисловості при виробництві друкованого радіомонтажу.
3. Способи паяння
Способи паяння класифікують в залежності від джерел нагрівання, що використовуються. Найбільш поширені в промисловості пайка радіаційним нагріванням, екзофлюсова, паяльниками, газополум'яна, зануренням, електродугова, індукційна, електроопір, паяння в печах.
Паяння радіаційним нагріванням.Паяння виконують за рахунок випромінювання кварцових ламп, розфокусованого електронного променя або потужного світлового потоку квантового генератора (лазера). Конструкцію, що підлягає пайці, поміщають у спеціальний контейнер, у якому утворюють вакуум. Після вакуумування контейнер заповнюють аргоном і поміщають у пристрій, з двох сторін якого встановлюють для обігріву кварцові лампи. Після закінчення нагрівання кварцові лампи відводять, а пристрій разом з деталями охолоджують. При застосуванні лазерного нагріву зосереджена у вузькому пучку теплова енергія забезпечує випаровування та розпилення окисної плівки з поверхні основного металу та припою, що дозволяє одержувати спаї в атмосфері повітря без застосування штучних газових середовищ. При радіаційному способі паяння промениста енергія перетворюється на теплову безпосередньо в матеріалі припою і деталей, що паяються. Цей спосіб паяння нетривалий.
Екзофлюсова паяння.В основному цим способом паяють корозійностійкі сталі. На очищене місце з'єднання наносять тонкий порошкоподібний шар флюсу. Поєднуються поверхні поєднують, на протилежні сторони заготовок укладають екзотермічну суміш. Суміш складається з різних компонентів, які укладають у формі пасти або брикетів завтовшки кілька міліметрів. Зібрану конструкцію встановлюють у пристосуванні та поміщають у спеціальну піч, у якій відбувається запалення екзотермічної суміші при 500°С. Внаслідок екзотермічних реакцій суміші температура на поверхні металу підвищується і відбувається розплавлення припою. Цим методом паяють з'єднання внахлестку і готові блоки невеликих конструкцій розмірів.
Паяння паяльниками.Основний метал нагрівають і припій розплавляють за рахунок теплоти, акумульованої в масі металу паяльника, який перед паянням або в процесі її підігрівають. Для низькотемпературного паяння застосовують паяльники з періодичним нагріванням, з безперервним нагріванням, ультразвукові та абразивні. Робочу частину паяльника виконують із червоної міді. Паяльник із періодичним нагріванням у процесі роботи іноді підігрівають від стороннього джерела теплоти. Паяльники з постійним нагріванням роблять електричними. Нагрівальний елемент складається з ніхромового дроту, намотаного на шар азбесту, слюди або на керамічну втулку, що встановлюється на мідний стрижень паяльника. Паяльники з періодичним та безперервним нагріванням частіше використовують для флюсового паяння чорних та кольорових металів м'якими припоями з температурою плавлення нижче 300–350°С. Ультразвукові паяльники застосовують для безфлюсового низькотемпературного паяння на повітрі та для паяння алюмінію легкоплавкими припоями. Оксидні плівки руйнуються за рахунок коливань ультразвукової частоти. Абразивними паяльниками можна паяти алюмінієві сплави без флюсу. Оксидна плівка видаляється в результаті тертя паяльника металу.
Важливе значення має складання вузлів під пайку. Складання повинна забезпечувати фіксацію взаємного положення деталей з необхідним зазором та надходження припою в зазор. У тих випадках, коли припій заздалегідь закладають у з'єднання у вигляді фольги і потім нагрівають вузол (наприклад, вакуумної печі), необхідно забезпечити стиснення деталей при температурі паяння з певним зусиллям. Якщо це зусилля буде недостатнім, то вийде занадто товстий шов із незадовільною міцністю. Надмірне стиснення може пошкодити вузол, що паяється.
Для стиснення деталей при паянні застосовують спеціальні пристрої. Необхідне зусилля стиснення забезпечується механічними затискачами або різницею між температурним розширенням матеріалу виробу та матеріалу пристосування. Останній спосіб нерідко є єдиним, коли пічне паяння здійснюється при високих температурах.
Газополум'яна паяння.При паянні нагрівання здійснюється полум'ям газового пальника. Як паливний газ використовують суміші різних газоподібних або рідких вуглеводнів (ацетилен, метан, пари гасу і т. д.) і водень, які при згорянні в суміші з киснем дають високотемпературне полум'я. При паянні великих деталей горючі гази та рідини застосовуються у суміші з киснем, при паянні дрібних деталей – у суміші з повітрям. Паяння можна виконувати як пальниками спеціального типу, що дають широкий смолоскип, так і нормальними, зварювальними паяльними лампами.
Паяння зануренням у розплавлений припій.Розплавлений припій у ванній покривається шаром флюсу. Підготовлена до паяння деталь поринає в розплавлений припій (металеву ванну), який також є джерелом тепла. Для металевих ванн зазвичай використовують мідно-цинкові та срібні припої.
Паяння зануренням у розплавлену сіль.Склад ванни вибирають в залежності від температури паяння, яка повинна відповідати рекомендованій температурі ванни 700-800 ° С при роботі на суміші певного складу. Ванна складається з хлористих натрію, калію, барію та ін. Цей метод не вимагає застосування флюсів і захисної атмосфери, так як склад ванни підбирають таким, що він повністю забезпечує розчинення оксидів, очищає поверхні, що паяються і захищає їх від окислення при нагріванні, тобто є флюсом.
Деталі готують до паяння, на шов у потрібних місцях укладають припій, після чого опускають у ванну з розплавленими шарами, флюсом і джерелом тепла, де припій розплавляється і заповнює шов.
Електродугова паяння.При дуговій пайці нагрівання здійснюється дугою прямої дії, що горить між деталями і електродом, або дугою непрямої дії, що горить між двома вугільними електродами. При використанні дуги прямої дії зазвичай застосовують вугільний електрод (вугільна дуга), рідше – металевий електрод (металева дуга), яким слугує сам стрижень припою. Вугільну дугу направляють на кінець стрижня припою, що стосується основного металу, так, щоб не розплавляти кромок деталі. Металеву дугу застосовують при струмах, достатніх для розплавлення припою і дуже мало оплавляють кромки основного металу. Для паяння дугою прямої дії придатні високотемпературні припої, що не містять цинку. За допомогою вугільної дуги непрямого впливу можна виконувати процес паяння високотемпературними припоями всіх типів. Для нагрівання цим способом застосовують спеціальний вугільний пальник. Струм до електродів подається від машини для дугового зварювання.
Індукційна пайка (паяння струмами високої частоти). При індукційній пайці деталі нагріваються вихровими струмами, що індуктуються в них. Індуктори виготовляються з мідних трубок, переважно прямокутного або квадратного перерізу, залежно від конфігурації деталей, що підлягають паянню.
При індукційній пайці швидке нагрівання деталі до температури паяння забезпечується використанням енергії високої концентрації. Для захисту індуктора від перегріву та розплавлення застосовується водяне охолодження.
Паяння електроопіром.При цьому способі паяння електричний струм низької напруги (4-12), але порівняно великий сили (2000-3000 А) пропускають через електроди і за короткий час нагрівають їх до високої температури; деталі нагріваються як за рахунок теплопровідності від нагрітих електродів, так і за рахунок тепла, що виділяється струмом при проходженні в самих деталях.
При проходженні електричного струму з'єднання, що паяється, нагрівається до температури плавлення припою, і розплавлений припій заповнює шов. Контактну пайку роблять або на спеціальних установках, що забезпечують живлення струмом великої сили та малої напруги, або на звичайних машинах для контактного зварювання.
Паяння в печах.Для паяння використовуються електричні печі та рідше полум'яні печі. Нагрів деталей під пайку виробляють у звичайній, відновлювальній або захисних властивостях середовищах. Паяння високотемпературними припоями виробляють із застосуванням флюсів. При пайці в печах з контрольованим середовищем деталі з чавуну, міді або мідних сплавів, що підлягають пайці, збирають у вузли.
Паяння сполук металів з неметалевими матеріалами.Паянням можна отримати з'єднання металів зі склом, кварцом, фарфором, керамікою, графітом, напівпровідниками та іншими неметалевими матеріалами.
Обробка після паяння включає видалення залишків флюсу. Флюси, що частково залишилися після паяння на виробі, псують його зовнішній вигляд, змінюють електричну провідність, а деякі викликають корозію. Тому залишки їх після паяння мають бути ретельно видалені. Залишки каніфолі та спиртоканіфольних флюсів зазвичай корозії не викликають, але якщо за умовами експлуатації виробів потрібно їх видалити, виріб промивають спиртом, спиртобензинової сумішшю, ацетоном. Агресивні кислотні флюси, що містять соляну кислоту або її солі, ретельно послідовно відмивають гарячою і холодною водою за допомогою волосяних щіток.
Типові паяні сполуки показано на рис. 2.1. Паяні шви відрізняються від зварних за конструктивною формою та способом освіти.
Тип паяного з'єднання вибирають з урахуванням експлуатаційних вимог, що пред'являються до вузла, та технологічності вузла щодо паяння. Найбільш поширеним видом з'єднання є паяння внахлестку.
Мал. 2.1. Типові паяні сполуки
У вузлах, що працюють при значних навантаженнях, де, крім міцності шва, необхідна герметичність, деталі слід з'єднувати лише внахлестку. Шви внахлестку забезпечують міцне з'єднання, зручні привиконанні і не вимагають проведення підгоночних операцій, як це має місце при паянні встик або в ус.
Стикові з'єднання зазвичай застосовують для деталей, які нераціонально виготовляти з цілого шматка металу, а також у випадках, коли небажано подвоювати товщину металу. Їх можна застосовувати для малонавантажених вузлів, де не потрібна герметичність. Механічна міцність припою (особливо низькотемпературного) зазвичай буває нижче міцності металу, що з'єднується; для того щоб забезпечити рівноміцність паяного виробу, вдаються до збільшення площі спаю шляхом косого зрізу (в ус) або ступінчастого шва; часто з цією метою застосовують комбінацію стикового з'єднання з нахлесткою.
Пайкою можна виготовляти складні за конфігурацією вузли та цілі конструкції, що складаються з декількох деталей, за один виробничий цикл (нагрів), що дозволяє розглядати пайку (на відміну від зварювання) як груповий метод з'єднання матеріалів і перетворює її на високопродуктивний технологічний процес, що легко піддається механізації. та автоматизації.
При паянні можливі такі дефекти: зміщення елементів, що паяються; раковини у швах; пористість у паяному шві; флюсові та шлакові включення; тріщини; непропай; деформації місцеві та загальні.
