Natura arco di saldatura

Un arco elettrico è uno dei tipi di scariche elettriche nei gas, in cui il passaggio di corrente elettrica attraverso un vuoto di gas sotto l'influenza di un campo elettrico. L'arco elettrico utilizzato per saldare i metalli è chiamato arco di saldatura. L'arco fa parte del circuito di saldatura elettrica e su di esso è presente una caduta di tensione. Quando si salda con corrente continua, l'elettrodo collegato al polo positivo della fonte di alimentazione dell'arco è chiamato anodo e al negativo - il catodo. Se la saldatura viene eseguita in corrente alternata, ciascuno degli elettrodi è alternativamente un anodo e un catodo.

Lo spazio tra gli elettrodi è chiamato area scarica ad arco o spazio dell'arco. La lunghezza del gap dell'arco è chiamata lunghezza dell'arco. In condizioni normali, a basse temperature, i gas sono costituiti da atomi e molecole neutri e non possiedono conduttività elettrica. Il passaggio di una corrente elettrica attraverso un gas è possibile solo se contiene particelle cariche: elettroni e ioni. Il processo di formazione delle particelle di gas cariche è chiamato ionizzazione e il gas stesso è chiamato ionizzato. La presenza di particelle cariche nell'intervallo dell'arco è dovuta all'emissione (emissione) di elettroni dalla superficie dell'elettrodo negativo (catodo) e alla ionizzazione di gas e vapori nell'intervallo. L'arco che brucia tra l'elettrodo e l'oggetto da saldare è un arco azione diretta. Un tale arco è solitamente chiamato arco libero, in contrasto con uno compresso. sezione trasversale che è obbligatoriamente ridotto per l'ugello del bruciatore, la portata del gas, campo elettromagnetico. L'eccitazione dell'arco avviene come segue. In caso di cortocircuito, l'elettrodo e il pezzo nei punti di contatto riscaldano le loro superfici. Quando gli elettrodi vengono aperti dalla superficie riscaldata del catodo, vengono emessi elettroni - emissione di elettroni. La resa elettronica è principalmente associata all'effetto termico (emissione termoionica) e alla presenza di un elevato campo elettrico in prossimità del catodo (emissione di campo). La presenza di emissione di elettroni dalla superficie del catodo è condizione indispensabile per l'esistenza di una scarica ad arco.

Lungo la lunghezza del gap dell'arco, l'arco è diviso in tre regioni (Fig. 1): catodo, anodo e la colonna dell'arco situata tra di loro. La regione catodica comprende una superficie catodica riscaldata, chiamata macchia catodica, e parte dell'intercapedine dell'arco adiacente ad essa.

La lunghezza della regione del catodo è piccola, ma è caratterizzata da una maggiore tensione e dai processi di ottenimento di elettroni che si verificano in essa, che sono una condizione necessaria per l'esistenza di una scarica ad arco. La temperatura del punto catodico per elettrodi in acciaio raggiunge i 2400 - 2700°C. Su di esso viene rilasciato fino al 38% del calore totale dell'arco. Il principale processo fisico in quest'area è l'emissione di elettroni e l'accelerazione degli elettroni. La caduta di tensione nella regione del catodo nel Regno Unito è di circa 12 - 17 V.

La regione dell'anodo è costituita da un punto anodico sulla superficie dell'anodo e parte dell'arco di spazio adiacente ad esso. La corrente nella regione dell'anodo è determinata dal flusso di elettroni provenienti dalla colonna dell'arco. Il punto dell'anodo è il luogo di ingresso e neutralizzazione degli elettroni liberi nel materiale dell'anodo. Ha all'incirca la stessa temperatura del punto catodico, ma come risultato del bombardamento di elettroni, su di esso viene rilasciato più calore che sul catodo. La regione dell'anodo è anche caratterizzata da una maggiore tensione. La caduta di tensione in esso Uк è di circa 2 - 11 V. Anche la lunghezza di questa regione è piccola.

La colonna dell'arco occupa la massima estensione dell'intervallo dell'arco situato tra le regioni del catodo e dell'anodo. Il principale processo di formazione di particelle cariche qui è la ionizzazione del gas. Questo processo si verifica a seguito della collisione di particelle di gas cariche (principalmente elettroni) e neutre. Con sufficiente energia di collisione, gli elettroni vengono eliminati dalle particelle di gas e si formano ioni positivi. Tale ionizzazione è chiamata ionizzazione di collisione. La collisione può avvenire anche senza ionizzazione, quindi l'energia d'urto viene rilasciata sotto forma di calore e va ad aumentare la temperatura della colonna dell'arco. Le particelle cariche formate nella colonna dell'arco si spostano verso gli elettrodi: elettroni - all'anodo, ioni - al catodo. Parte degli ioni positivi raggiunge il punto catodico, mentre l'altra parte non arriva e, legandosi a se stessi elettroni caricati negativamente, diventano atomi neutri. Questo processo di neutralizzazione delle particelle è chiamato ricombinazione. Nella colonna dell'arco, in tutte le condizioni di combustione, si osserva un equilibrio stabile tra i processi di ionizzazione e ricombinazione. In generale, la colonna dell'arco non ha carica. È neutro, poiché in ogni sua sezione ci sono contemporaneamente quantità uguali di particelle con carica opposta. La temperatura della colonna ad arco raggiunge i 6000 - 8000°C e oltre. La caduta di tensione in esso Uc varia quasi linearmente lungo la lunghezza, aumentando con l'aumentare della lunghezza della colonna. La caduta di tensione dipende dalla composizione del mezzo gassoso e diminuisce con l'introduzione di componenti facilmente ionizzanti al suo interno. Questi componenti sono elementi alcalini e alcalino terrosi (Ca, Na, K, ecc.). La caduta di tensione totale nell'arco Ud \u003d Uk + Ua + Uc. Prendendo la caduta di tensione nella colonna dell'arco nel modulo dipendenza lineare, può essere rappresentato dalla formula Uc = Elc, dove E è la tensione lungo la lunghezza, lc è la lunghezza della colonna. I valori di Uk, Ua, E dipendono praticamente solo dal materiale degli elettrodi e dalla composizione del mezzo del gap d'arco e, con la loro invarianza, rimangono costanti a condizioni diverse saldatura. A causa della piccola lunghezza delle regioni del catodo e dell'anodo, possiamo praticamente considerare lc = ld. Quindi si ottiene l'espressione Ud \u003d a + bld, che mostra che la tensione dell'arco dipende direttamente dalla sua lunghezza, dove a \u003d Uk + Ua; b = E.

Una condizione indispensabile per ottenere un giunto saldato di alta qualità è la combustione stabile dell'arco (la sua stabilità). Questo è inteso come una modalità della sua esistenza, in cui l'arco brucia a lungo a determinati valori di corrente e tensione, senza interruzioni e senza passare in altri tipi di scariche. Con una combustione stabile dell'arco di saldatura, i suoi parametri principali - forza di corrente e tensione - sono in una certa interdipendenza. Pertanto, una delle caratteristiche principali di una scarica ad arco è la dipendenza della sua tensione dall'intensità della corrente a una lunghezza d'arco costante. Immagine grafica questa dipendenza quando si opera in modalità statica (in uno stato di combustione stabile dell'arco) è chiamata caratteristica corrente-tensione statica dell'arco (Fig. 2).

Con un aumento della lunghezza dell'arco, la sua tensione aumenta e la curva della caratteristica corrente-tensione statica aumenta, con una diminuzione della lunghezza dell'arco scende più in basso, pur mantenendo la sua forma qualitativa. La curva di risposta statica può essere suddivisa in tre regioni: decrescente, dura e crescente. Nella prima regione, un aumento della corrente porta a un forte calo della tensione dell'arco.

Ciò è dovuto al fatto che con l'aumento della forza della corrente, l'area della sezione trasversale della colonna dell'arco e la sua conduttività elettrica aumentano. La combustione dell'arco nei regimi in questa regione è caratterizzata da una bassa stabilità. Nella seconda regione, l'aumento dell'intensità della corrente non è associato a una variazione della tensione dell'arco. Ciò è spiegato dal fatto che l'area della sezione trasversale della colonna dell'arco e dei punti attivi varia in proporzione all'intensità della corrente e quindi la densità di corrente e la caduta di tensione nell'arco rimangono costanti.

La saldatura ad arco con una caratteristica statica rigida è ampiamente utilizzata in tecnologia di saldatura soprattutto per la saldatura manuale. Nella terza regione, all'aumentare della corrente, la tensione aumenta. Ciò è dovuto al fatto che il diametro della macchia catodica diventa uguale al diametro dell'elettrodo e non può aumentare ulteriormente, mentre la densità di corrente nell'arco aumenta e la tensione diminuisce. L'arco con caratteristica statica crescente è ampiamente utilizzato nella saldatura ad arco sommerso automatica e meccanizzata e nei gas di protezione che utilizzano sottili filo di saldatura. Nella saldatura meccanizzata con un elettrodo consumabile, a volte viene utilizzata una caratteristica corrente-tensione statica dell'arco, presa non alla sua lunghezza costante, ma a una velocità di avanzamento del filo dell'elettrodo costante (Fig. 3).

Come si può vedere dalla figura, ogni velocità di avanzamento del filo dell'elettrodo corrisponde a un ristretto intervallo di correnti con combustione stabile dell'arco. Una corrente di saldatura insufficiente può portare a un cortocircuito dell'elettrodo con il pezzo e troppo a un forte aumento della tensione e alla sua rottura.

Caratteristiche dell'arco in corrente alternata

Quando si salda a corrente continua in stato stazionario, tutti i processi nell'arco procedono a una certa velocità e la combustione dell'arco è altamente stabile.

Quando alimentato ad arco corrente alternata la polarità dell'elettrodo e del prodotto, nonché le condizioni per l'esistenza di una scarica ad arco, cambiano periodicamente. Pertanto, un arco di corrente alternata di frequenza industriale di 50 Hz si spegne e viene rieccitato 100 volte al secondo, ovvero due volte per ogni periodo. Pertanto, si pone in particolare la questione della stabilità della combustione dell'arco in corrente alternata. Prima di tutto, la stabilità della combustione di un tale arco dipende da quanto sia facile riaccendere l'arco in ogni semiciclo. Ciò è determinato dal corso dei processi fisici ed elettrici nel gap dell'arco e sugli elettrodi negli intervalli di tempo tra ogni estinzione e una nuova accensione dell'arco. La diminuzione della corrente è accompagnata da una corrispondente diminuzione della temperatura nella colonna dell'arco e dal grado di ionizzazione del gap dell'arco. Quando la corrente passa per lo zero e inverte la polarità all'inizio e alla fine di ogni semiciclo, l'arco si spegne. Allo stesso tempo, diminuisce anche la temperatura dei punti attivi sull'anodo e sul catodo. La caduta di temperatura è leggermente in ritardo di fase quando la corrente passa attraverso lo zero, il che è dovuto all'inerzia termica del processo. La temperatura del punto attivo situato sulla superficie del bagno di saldatura diminuisce in modo particolarmente intenso a causa dell'intensa rimozione di calore nella massa del pezzo. Nell'istante successivo all'estinzione dell'arco, la polarità della tensione ai capi del gap dell'arco cambia (Fig. 4).

Allo stesso tempo, cambia anche la direzione del movimento delle particelle cariche nel gap dell'arco. In condizioni bassa temperatura punti attivi e il grado di ionizzazione nell'intervallo dell'arco, la riaccensione dell'arco all'inizio di ogni semiciclo avviene solo a una maggiore tensione tra gli elettrodi, chiamata picco di accensione o tensione di riaccensione dell'arco. Il picco di accensione è sempre superiore alla tensione dell'arco corrispondente a una modalità di combustione dell'arco stabile. In questo caso, l'entità del picco di accensione è leggermente superiore nei casi in cui la macchia catodica si trova sul metallo di base. L'entità del picco di accensione influisce in modo significativo sulla stabilità della combustione dell'arco CA. La deionizzazione e il raffreddamento del gap dell'arco aumentano con l'aumentare della lunghezza dell'arco, il che porta alla necessità di un ulteriore aumento del picco di accensione e porta a una diminuzione della stabilità dell'arco. Pertanto l'attenuazione e l'interruzione dell'arco in corrente alternata, a parità di condizioni, avvengono sempre ad una lunghezza inferiore a quella della corrente continua. In presenza di vapori di elementi facilmente ionizzanti nell'intercapedine dell'arco, il picco di accensione diminuisce e aumenta la stabilità di combustione dell'arco in corrente alternata.

All'aumentare della corrente, le condizioni fisiche di combustione dell'arco migliorano, il che porta anche ad una diminuzione del picco di accensione e ad un aumento della stabilità della scarica dell'arco. Pertanto, l'entità del picco di accensione è una caratteristica importante dell'arco CA e ha un impatto significativo sulla sua stabilità. Peggiori sono le condizioni per la riaccensione dell'arco, maggiore è la differenza tra il picco di accensione e la tensione dell'arco. Maggiore è il picco di accensione, maggiore dovrebbe essere la tensione mossa inattiva fonte di energia ad arco. Quando si salda a corrente alternata con un elettrodo non consumabile, quando il suo materiale e i suoi prodotti differiscono notevolmente nelle loro proprietà termofisiche, si manifesta l'effetto rettificante dell'arco. Questo è caratterizzato dal flusso di una componente di corrente continua nel circuito di corrente alternata, spostando le curve di tensione e corrente in una certa direzione dall'asse orizzontale (Fig. 5). La presenza di una componente in corrente continua nel circuito di saldatura influisce negativamente sulla qualità del giunto saldato e sulle condizioni di processo: la profondità di penetrazione diminuisce, la tensione dell'arco aumenta, la temperatura dell'elettrodo aumenta notevolmente e il suo consumo aumenta. Pertanto, è necessario applicare misure speciali per sopprimere l'azione della componente costante.

Quando si salda con un elettrodo consumabile, vicino nella composizione al metallo di base, in modalità che garantiscono una combustione stabile dell'arco, l'effetto rettificante dell'arco è insignificante e le curve di corrente e tensione si trovano quasi simmetricamente rispetto all'asse delle ascisse.

Proprietà tecnologiche dell'arco

Sotto le proprietà tecnologiche dell'arco di saldatura si intende la totalità dei suoi effetti termici, meccanici e fisico-chimici sugli elettrodi, che determinano l'intensità della fusione dell'elettrodo, la natura del suo trasferimento, la penetrazione del metallo di base, la formazione e la qualità della cucitura. Le proprietà tecnologiche dell'arco includono anche la sua stabilità spaziale ed elasticità. Le proprietà tecnologiche dell'arco sono correlate e sono determinate dai parametri della modalità di saldatura.

Importanti caratteristiche tecnologiche dell'arco sono l'accensione e la stabilità dell'arco. Le condizioni di accensione e combustione dell'arco dipendono dal tipo di corrente, polarità, Composizione chimica elettrodi, gap interelettrodico e sua lunghezza. Per una fornitura affidabile del colpo di processo di accensione? è necessario fornire agli elettrodi una sufficiente tensione di circuito aperto del generatore dell'arco, ma allo stesso tempo sicura per il lavoratore. Per i generatori di saldatura, la tensione a circuito aperto non supera gli 80 V per la corrente alternata e i 90 V per la corrente continua. Di solito, la tensione di accensione dell'arco è 1,2 - 2,5 volte maggiore della tensione di combustione dell'arco in corrente alternata e 1,2 - 1,4 volte in corrente continua. L'arco si accende riscaldando gli elettrodi; derivanti dal loro contatto. Al momento della separazione dell'elettrodo dal prodotto, avviene l'emissione di elettroni dal catodo riscaldato. La corrente di elettroni ionizza i gas e i vapori del metallo del gap interelettrodico e da quel momento in poi nell'arco compaiono correnti di elettroni e ioni. Il tempo di stabilizzazione della scarica dell'arco è di 10-5 – 10-4 s. Il mantenimento della combustione continua dell'arco verrà effettuato se l'afflusso di energia nell'arco ne compensa le perdite. Pertanto, la condizione per l'accensione e la combustione stabile dell'arco è la presenza di una speciale fonte di energia elettrica.

La seconda condizione è la presenza di ionizzazione nel gap dell'arco. L'entità di questo processo dipende dalla composizione chimica degli elettrodi e dal mezzo gassoso nel traferro dell'arco. Il grado di ionizzazione è maggiore in presenza di elementi facilmente ionizzabili nel gap dell'arco. Un arco in fiamme può essere allungato fino a una certa lunghezza, dopo di che si spegne. Maggiore è il grado di ionizzazione nell'intervallo dell'arco, più lungo può essere l'arco. La lunghezza massima dell'arco che brucia senza rompersi caratterizza la sua proprietà tecnologica più importante: la stabilità. La stabilità dell'arco dipende da una serie di fattori: la temperatura del catodo, la sua emissività, il grado di ionizzazione del mezzo, la lunghezza dell'arco, ecc.

Per caratteristiche tecnologiche gli archi includono anche stabilità ed elasticità spaziale. Questo è inteso come la capacità dell'arco di mantenere l'invarianza della posizione spaziale rispetto agli elettrodi nella modalità di combustione stabile e la possibilità di deflessione e movimento senza attenuazione sotto l'influenza fattori esterni. Tali fattori possono essere campi magnetici e masse ferromagnetiche con cui l'arco può interagire. In questa interazione si osserva una deviazione dell'arco dalla sua posizione naturale nello spazio. La deflessione della colonna d'arco sotto l'influenza di un campo magnetico, osservata principalmente nella saldatura a corrente continua, è chiamata colpo magnetico (Fig. 6).

La sua presenza è spiegata dal fatto che nei luoghi in cui la direzione della corrente cambia, vengono create intensità di campo magnetico. L'arco è una specie di inserto di gas tra gli elettrodi e, come qualsiasi conduttore, interagisce con i campi magnetici. In questo caso, la colonna dell'arco di saldatura può essere considerata come un conduttore flessibile, che, sotto l'influenza di un campo magnetico, può muoversi, come qualsiasi conduttore, deformarsi e allungarsi. Questo porta alla deflessione dell'arco nella direzione opposta alla maggiore tensione. Quando si salda con corrente alternata, a causa del fatto che la polarità cambia con la frequenza della corrente, questo fenomeno è molto più debole. La deflessione dell'arco si verifica anche durante la saldatura vicino a masse ferromagnetiche (ferro, acciaio). Questo perché il magnetico linee di forza passare attraverso masse ferromagnetiche con buona permeabilità magnetica molto più facilmente che attraverso l'aria. L'arco in questo caso devierà verso tali masse.

Il verificarsi dell'esplosione magnetica provoca la mancanza di penetrazione e il deterioramento della formazione di cuciture. Può essere eliminato modificando la posizione dell'alimentazione di corrente al prodotto o l'angolo di inclinazione dell'elettrodo, il posizionamento temporaneo di masse ferromagnetiche di zavorra vicino al giunto saldato, che consentono di equalizzare l'asimmetria dei campi magnetici, nonché sostituzione della corrente continua con corrente alternata.

Il concetto di saldatura e la sua essenza

Strutture complesse, di regola, si ottengono combinando tra loro singoli elementi(parti, assiemi, assiemi). Tali associazioni possono essere eseguite utilizzando connessioni staccabili o permanenti.

Secondo GOST 2601-74, la saldatura è definita come il processo per ottenere giunti permanenti stabilendo legami interatomici tra le parti da saldare durante il loro riscaldamento locale o generale o deformazione plastica, o l'azione combinata di entrambi.

I giunti permanenti realizzati mediante saldatura sono chiamati giunti saldati. Molto spesso, le parti metalliche sono collegate mediante saldatura. Tuttavia giunti saldati Sono anche usati per parti realizzate in non metalli: plastica, ceramica o loro combinazioni.

I giunti saldati non richiedono l'uso di alcuno speciale elementi di collegamento(rivetti, sovrapposizioni, ecc.). La formazione di una connessione integrale in essi è assicurata dalla manifestazione dell'azione delle forze interne del sistema. In questo caso si formano legami tra gli atomi di metallo delle parti da unire. I giunti saldati sono caratterizzati dall'occorrenza legame metallico, a causa dell'interazione di ioni ed elettroni socializzati.

Per ottenere un giunto saldato non è assolutamente sufficiente toccare semplicemente le superfici delle parti da unire. I legami interatomici possono essere stabiliti solo quando gli atomi collegati ricevono dell'energia aggiuntiva necessaria per superare una certa barriera energetica che esiste tra di loro. In questo caso, gli atomi raggiungono uno stato di equilibrio c. l'azione delle forze di tensione e di repulsione. Questa energia è chiamata energia di attivazione. Durante la saldatura viene introdotto dall'esterno per riscaldamento (attivazione termica) o deformazione plastica (attivazione meccanica).

Avvicinamento delle parti da saldare e applicazione dell'energia di attivazione - le condizioni necessarie per la formazione di giunti saldati in un unico pezzo.

A seconda del tipo di attivazione durante l'esecuzione dei collegamenti, si distinguono due tipi di saldatura: fusione e pressione. Nella saldatura per fusione, le parti lungo i bordi uniti vengono fuse sotto l'azione di una fonte di calore. Le superfici fuse dei bordi sono ricoperte da metallo fuso che, fondendosi nel volume totale, forma un bagno di saldatura liquido. Quando il bagno di saldatura si raffredda, il metallo liquido si solidifica e forma una saldatura. La giuntura può essere formata sia solo a causa della fusione del metallo dei bordi da saldare, sia a causa di essi e dell'introduzione aggiuntiva di un additivo fusibile nel bagno di saldatura.

L'essenza della saldatura a pressione è la deformazione plastica del giunto continuo o intermittente del materiale lungo i bordi delle parti da saldare. A causa della deformazione plastica e del flusso del metallo, viene facilitata la creazione di legami interatomici delle parti da unire. Per accelerare il processo, viene utilizzata la saldatura a pressione con riscaldamento. In alcuni metodi di saldatura a pressione, il riscaldamento può essere effettuato fino alla fusione del metallo delle superfici da saldare.

Classificazione dei tipi di saldatura

Attualmente esistono più di 150 tipi di processi di saldatura. GOST 19521-74 stabilisce la classificazione dei processi di saldatura in base alle principali caratteristiche fisiche, tecniche e tecnologiche.

La base delle caratteristiche fisiche della classificazione è la forma di energia utilizzata per ottenere un giunto saldato. In base alle caratteristiche fisiche, tutti i tipi di saldatura sono classificati in una delle tre classi: termica, termomeccanica e meccanica.

Alla classe termica comprendono tutti i tipi di saldatura per fusione eseguita utilizzando energia termica: gas, arco, elettroscoria, fascio di elettroni, laser, ecc.

Alla classe termomeccanica comprendono tutti i tipi di saldatura eseguiti utilizzando energia termica e pressione - contatto, diffusione, pressa a gas e ad arco, forgiatura, ecc.

alla classe meccanica comprendono tutti i tipi di saldatura a pressione effettuata utilizzando energia meccanica, - freddo, attrito, ultrasuoni, esplosione, ecc.

Le caratteristiche tecniche della classificazione dei processi di saldatura includono i metodi per proteggere il metallo nella zona di saldatura, la continuità del processo e il grado della sua meccanizzazione (Fig. 7).

I segni tecnologici di classificazione sono stabiliti separatamente per ogni tipo di saldatura. Ad esempio, visualizza saldatura ad arco possono essere classificati secondo i seguenti segni: tipo di elettrodo, natura della protezione, livello di automazione, ecc.

I principali tipi di saldatura ad arco

La fonte di riscaldamento nei metodi di saldatura ad arco è un arco di saldatura, che è una scarica elettrica stabile che si verifica in un ambiente gassoso tra due elettrodi o un elettrodo e un pezzo. Per mantenere tale scarica della durata richiesta, è necessario utilizzare speciali sorgenti di alimentazione ad arco (SPS). Per alimentare l'arco con corrente alternata si utilizzano trasformatori di saldatura, con corrente continua si utilizzano generatori di saldatura o raddrizzatori di saldatura. Sulla fig. 8 mostra il diagramma circuito elettrico saldatura ad arco.

Lo sviluppo della saldatura ad arco è guidato dalla scoperta arco elettrico nel 1802 dal fisico russo V.V. Petrov. Per la prima volta N.N. Benardos nel 1882. Se necessario, il materiale di riempimento veniva ulteriormente immesso nel bagno di saldatura. Nel 1888, l'ingegnere russo N.G. Slavyanov ha migliorato il processo sostituendo l'elettrodo di carbonio non consumabile con uno di metallo consumabile. Pertanto, è stata ottenuta l'unificazione delle funzioni dell'elettrodo per l'esistenza di una scarica ad arco e del metallo d'apporto per la formazione di una piscina. Suggerito da N.N. Benardos e N.G. I metodi Slavyanov di saldatura ad arco con elettrodi non consumabili e consumabili hanno costituito la base per lo sviluppo del più comune modi moderni saldatura ad arco.

Un ulteriore miglioramento della saldatura ad arco è andato in due direzioni: 1) la ricerca di mezzi di protezione e lavorazione del metallo fuso del bagno di saldatura; 2) automazione dei processi. Secondo la natura della protezione del metallo da saldare e del bagno di saldatura dall'ambiente, i metodi di saldatura ad arco con scorie, scorie gassose e protezione del gas. In base al grado di automazione del processo, i metodi si dividono in saldatura manuale, meccanizzata e automatica. Di seguito sono riportate le caratteristiche e la descrizione delle principali varietà di saldatura ad arco.

Saldatura ad arco con elettrodi rivestiti(Fig. 9). Con questo metodo, il processo viene eseguito manualmente. Gli elettrodi per saldatura possono essere consumabili - acciaio, rame, alluminio, ecc. - e non consumabili - carbonio, grafite, tungsteno.

La saldatura più utilizzata sono gli elettrodi in acciaio con un rivestimento dell'elettrodo sulla superficie. Il rivestimento dell'elettrodo viene preparato da una miscela di polvere di vari componenti e applicato sulla superficie di un'asta d'acciaio sotto forma di pasta indurente. Il suo scopo è aumentare la stabilità dell'arco, eseguire lavorazioni metallurgiche del bagno di saldatura e migliorare la qualità della saldatura. La saldatura è formata fondendo il metallo dei bordi saldati e fondendo l'asta dell'elettrodo di saldatura. In questo caso, il saldatore esegue manualmente due movimenti tecnologici principali: alimentando l'elettrodo rivestito nella zona di saldatura mentre si scioglie e spostando l'arco lungo il cordone saldato. La saldatura ad arco manuale con elettrodi rivestiti è uno dei metodi più comuni utilizzati nella produzione di strutture saldate. È caratterizzato da semplicità e versatilità, capacità di effettuare collegamenti in varie posizioni spaziali e luoghi difficili da raggiungere. Il suo svantaggio significativo è la bassa produttività del processo e la dipendenza della qualità della saldatura dalle qualifiche del saldatore.

Saldatura ad arco sommerso(Fig. 10). L'arco elettrico brucia tra l'elettrodo consumabile e il pezzo in lavorazione sotto uno strato di flusso di saldatura, che copre completamente l'arco e il bagno di saldatura dall'interazione con l'aria. elettrodo di saldatura realizzato sotto forma di filo avvolto in una cassetta e alimentato automaticamente nella zona di saldatura. Lo spostamento dell'arco lungo i bordi da saldare può essere eseguito manualmente o utilizzando un apposito azionamento. Nel primo caso, il processo viene eseguito utilizzando saldatura semiautomatica, nel secondo - saldatrici. La saldatura ad arco sommerso è caratterizzata da un'elevata produttività e qualità dei giunti risultanti. Gli svantaggi del processo includono la difficoltà di saldare parti di piccolo spessore, cuciture corte e realizzare cuciture in posizioni di base diverse da quelle inferiori. Informazioni dettagliate leggi sulla saldatura ad arco sommerso

Saldatura ad arco schermato(Fig. 11). L'arco elettrico brucia in un ambiente di gas di protezione appositamente fornito alla zona di saldatura. In questo caso è possibile utilizzare sia elettrodi non consumabili che consumabili e il processo può essere eseguito manualmente, meccanizzato o automaticamente. Quando si salda con un elettrodo non consumabile, viene utilizzato un filo di riempimento; con un elettrodo consumabile non sono necessari additivi. La saldatura con gas di protezione ha un'ampia varietà e viene utilizzata per un'ampia gamma di metalli e leghe.

Saldatura a elettroscoria(Fig. 12). Il processo di saldatura è senza arco. Contrariamente alla saldatura ad arco, i metalli di base e d'apporto vengono fusi utilizzando il calore rilasciato durante il passaggio di corrente di saldatura attraverso scorie elettricamente conduttive fuse (flusso). Dopo che il fuso si è solidificato, si forma una saldatura. La saldatura viene spesso eseguita con una posizione verticale delle parti da saldare con uno spazio tra loro. Per formare una giuntura, i cursori dello stampo in rame raffreddati dall'acqua sono installati su entrambi i lati dello spazio vuoto. La saldatura a elettroscoria viene utilizzata per unire parti di grande spessore (da 20 a 1000 mm o più).

Giunti e cuciture saldati

Secondo GOST 2601-84, vengono stabiliti numerosi termini e definizioni associati a giunti e giunture saldati.

Collegamento saldato- questo è un collegamento integrale di più parti, realizzato mediante saldatura. Tipo strutturale giunto saldato è determinato dalla posizione relativa delle parti da saldare. Nella saldatura per fusione si fa una distinzione i seguenti tipi giunti saldati: testa, angolo, tee, lap e end. Viene anche utilizzato un giunto a sovrapposizione con una saldatura a punti, realizzata mediante saldatura ad arco.

Una struttura metallica realizzata mediante saldatura di singole parti è chiamata struttura saldata. Parte di questo progetto è chiamato giunto saldato.

Giunto di testaè un giunto saldato di due parti poste sullo stesso piano e adiacenti l'una all'altra con superfici terminali (Fig. 13, a). È più comune nelle strutture saldate, poiché presenta numerosi vantaggi rispetto ad altri tipi di giunti. Simboli per giunti di testa: C1 - C48.

Tassello rappresenta un giunto saldato di due elementi disposti ad angolo tra loro e saldati nel punto di applicazione dei loro bordi (Fig. 13, b). Convegni connessioni d'angolo: U1 - U10.

Raccordo a T- questa è una connessione in cui un altro elemento è adiacente alla superficie laterale di un elemento ad angolo ed è saldato all'estremità. Di norma, l'angolo tra gli elementi è rettilineo (Fig. 13, c). Simboli per giunti a T: T1 - T8.

Collegamento sul giroè un giunto saldato in cui gli elementi collegati sono paralleli e parzialmente sovrapposti (Fig. 13, d). Simboli: H1 - H9.

Termina la connessione- questa è una connessione in cui le superfici laterali degli elementi sono adiacenti l'una all'altra (Fig. 13, e). Simboli non ancora nella norma.

cordone di saldaturaè una sezione di un giunto saldato formato a seguito della cristallizzazione del metallo fuso del bagno di saldatura.

Piscina di saldatura- questa è la parte del metallo di saldatura che si trova allo stato fuso al momento della saldatura. La depressione formata nel bagno di saldatura dall'azione dell'arco è chiamata cratere. Il metallo delle parti da saldare è chiamato metallo di base. Il metallo destinato ad essere introdotto nel bagno di saldatura oltre al metallo base fuso è chiamato metallo d'apporto. Il metallo d'apporto rifuso introdotto nel bagno di saldatura o saldato sul metallo di base è chiamato metallo di saldatura. La lega formata dalla base rifusa o dalla base rifusa e dai metalli depositati è chiamata metallo di saldatura. A seconda dei parametri e della forma di preparazione dei bordi da saldare, le quote dei metalli di base e depositati nella formazione della saldatura possono variare in modo significativo (Fig. 14):

A seconda della quota di partecipazione dei metalli di base e d'apporto nella formazione della saldatura, la sua composizione può variare. Le superfici terminali delle parti da riscaldare e fondere durante la saldatura sono chiamate bordi saldati. Per garantire una penetrazione uniforme dei bordi da saldare, a seconda dello spessore del metallo di base e del metodo di saldatura, viene data loro la forma più ottimale preparando i bordi. Sulla fig. 15 mostra le forme di preparazione dei bordi utilizzate per vari tipi giunti saldati. I parametri principali della forma dei bordi preparati e dei giunti assemblati per la saldatura sono e, R, b, a, c - altezza della flangia, raggio di curvatura, spazio vuoto, angolo di smusso, smussamento del bordo.

La flangiatura del bordo viene utilizzata durante la saldatura di parti a parete sottile. Per le parti con pareti spesse, vengono utilizzati taglienti a causa della loro smussatura, ad es. eseguire uno smusso diritto o curvo del bordo da saldare. Bordo non smussato Insieme aè chiamato spigolo smussato e la distanza b tra i bordi durante il montaggio - uno spazio vuoto. Angolo acuto b tra il piano dello smusso del bordo e il piano dell'estremità si chiama angolo dello smusso del bordo, l'angolo a tra i bordi smussati è l'angolo di taglio dei bordi.

I valori dei parametri del modulo di preparazione dei bordi e il loro assemblaggio sono regolati da GOST 5264-80. A seconda dei tipi di giunti saldati, si distinguono i giunti di testa e di raccordo. saldature. Il primo tipo di cuciture viene utilizzato nella produzione di giunti saldati di testa. Il secondo tipo di cucitura viene utilizzato nelle giunzioni ad angolo, a T e a giro.

La combinazione di diverse precisioni e diverse deviazioni per formare una varietà di atterraggi e la loro costruzione è chiamata sistema tolleranze.

Sistema di tolleranza suddiviso in sistema di fori e sistema ad albero.

Sistema di fori- è una collezione atterraggi, in cui, con una classe di precisione ed una dimensione nominale, le dimensioni limite del foro rimangono costanti e diverse atterraggi si ottengono modificando le deviazioni limite degli alberi. In tutti gli atterraggi standard sistemi di buche la deviazione inferiore del foro è zero. Questo foro è chiamato il foro principale.

Sistema ad albero- è una collezione atterraggi, in cui le deviazioni massime dell'albero sono le stesse (con una dimensione nominale e una classe di precisione) e differenti atterraggi si ottengono modificando i rapporti limite del foro. In tutto standard atterraggi sistema dell'albero, la deviazione superiore dell'albero è zero. Tale albero è chiamato albero principale.

campi tolleranze i fori principali sono indicati dalla lettera A e gli alberi principali - dalla lettera B con un indice numerico della classe di precisione (per la 2a classe di precisione, l'indice 2 non è indicato): A1, A, A2a, A3a, A4 e A5, B1 B2, B2a, B3, B3a, B4, B5. Standard di tutta l'Unione stabiliti tolleranze e atterraggi connessioni fluide.

Atterraggi in sistema di fori e dentro sistema ad albero

Atterraggi in tutti i sistemi sono formati da una combinazione di campi tolleranze. fori e albero.

Gli standard stabiliscono due sistemi di istruzione uguali atterraggi: sistema di fori e sistema ad albero. Atterraggi in sistema di fori - atterraggi, in cui diverso divari e tensioni tolleranze alberi con un campo (principale). ammissione buchi.

Atterraggi nel sistema ad albero - atterraggi, in cui diverse lacune e tenuta ottenuto da una combinazione di diversi campi tolleranze buche con un campo (principale). ammissione lancia.

designare atterraggi immissione in campo tolleranze fori e asta, solitamente sotto forma di pallini. Allo stesso tempo, il campo ammissione i fori sono sempre indicati nel numeratore della frazione e nel campo ammissione vala - al denominatore.

Esempio di designazione atterraggi H7 30 o 30 H7/g6.

Questa voce significa che l'accoppiamento viene eseguito per una dimensione nominale di 30 mm, nel sistema di fori, dal momento che il campo ammissione il foro è designato H7 (la deviazione di base per H è zero e corrisponde alla designazione del foro principale e il numero 7 mostra che tolleranza per un foro è necessario prendere secondo la settima classe per la fascia dimensionale (da 18 a 40 mm), che comprende una dimensione di 30 mm); tolleranza albero g6 (deviazione base g con ammissione per qualifica 6).

Approdo: 080 F7 / h6 o 0 80

Questa voce significa che l'accoppiamento è realizzato per un accoppiamento cilindrico con un diametro nominale di 80 mm in sistema ad albero, dal momento che il campo ammissione l'albero è indicato da h6 (la deviazione di base per h è zero e corrisponde alla designazione dell'albero principale e il numero 6 mostra che tolleranza per l'asta è necessario prendere secondo il sesto grado per la fascia dimensionale (da 50 a 80 mm, a cui appartiene la taglia 80 mm); campo ammissione fori F7 (deviazione base F con ammissione per qualifica 7).

In questi esempi valori numerici le deviazioni di alberi e fori non sono indicate, devono essere determinate dalle tabelle delle norme. Ciò è scomodo per i produttori diretti di prodotti in condizioni di produzione, pertanto si consiglia di indicare sui disegni la cosiddetta designazione mista dei requisiti per l'accuratezza delle dimensioni degli elementi della parte.

Con questa designazione, l'operatore può anche vedere la natura dell'interfaccia e conoscere i valori delle deviazioni consentite per l'albero e il foro.

È facile trasferire gli atterraggi da un sistema all'altro senza modificare la natura della coniugazione, mentre le qualificazioni al foro e all'albero vengono mantenute, ma sostituite dalle deviazioni principali, ad esempio:

08OF7/h6 -> 08OH7/f6.

Esempio di designazione atterraggi secondo il sistema OST: 20 A s / C. Questa voce indica che questo approdo per una dimensione nominale di 20 mm, viene realizzata nel sistema di foratura (la lettera A indica la deviazione del foro principale, che è data al numeratore). Foro realizzato con ammissione secondo la terza classe di accuratezza e ciò è indicato dall'indice al momento della designazione del campo ammissione buchi. L'asta è realizzata secondo la seconda classe di precisione e ciò è indicato dall'assenza di un indice sulla lettera che denota il campo ammissione albero C, che si intende formare atterraggi scontrino.

Atterraggi nella PESD.

Nella stessa Pesd atterraggi non sono direttamente standardizzati. In linea di principio, l'utente del sistema può utilizzare qualsiasi combinazione di campi normalizzati per formare atterraggi. tolleranze alberi e fori. Ma tale diversità non è economicamente giustificata. Pertanto, nell'allegato informativo alla norma, raccomandato atterraggi in sistema di fori e dentro sistema ad albero.

Per l'istruzione atterraggi utilizzare qualifiche da 5 a 12 per i fori e da 4 a 12 per alberi.

Totale consigliato per l'uso 68 atterraggi, di cui, oltre che per i campi tolleranze approdi selezionati applicazione preferita. Tale atterraggi nel sistema di fori 17 e in sistema ad albero 10. Le stesse cifre indicano anche le designazioni atterraggi previsto per una gamma di dimensioni fino a 500 mm. Così tanti Atterraggi abbastanza per attività di progettazione nella progettazione di nuovi sviluppi. Allo stesso tempo, cercano di combinare grandi tolleranze per buchi di tolleranze albero, di solito per una qualifica. Per i più rudi atterraggi prendi lo stesso tolleranze sull'albero e sul foro (una qualifica).

Va ricordato che realizzare un foro è più costoso che realizzare un albero con la stessa precisione. Pertanto, per motivi economici, è più redditizio da usare sistema di fori, ma no Insieme asistema ad albero. Ma a volte risulta essere necessario utilizzare un sistema di alberi.

Casi di utilizzo di atterraggi nel sistema di alberi.

Tali casi sono rari e il loro uso è spiegato non solo da considerazioni economiche. Atterraggi nel sistema ad albero viene utilizzato se è necessario installare più parti con diverse tipi di sbarco.

approdo chiama la natura della connessione delle parti, determinata dall'entità del risultante in essa divari e tensioni. Approdo caratterizza una maggiore o minore libertà di movimento relativo delle parti collegate o il grado del loro reciproco spostamento.

Per diventare mobile atterraggiè necessario che la dimensione della superficie maschio sia inferiore alla dimensione della superficie femmina, ovvero quando si collega l'albero al foro, il diametro dell'albero deve essere inferiore al diametro del foro. La differenza tra questi diametri è chiamata spacco.

divario più grandeè la differenza positiva tra il limite della dimensione del foro più grande e il limite della dimensione dell'albero più piccolo.

spazio minimoè la differenza positiva tra il limite della dimensione del foro più piccolo e il limite della dimensione dell'albero più grande.

Quando stazionario approdo Il diametro dell'albero dovrebbe essere leggermente più grande del diametro del foro. La differenza tra questi diametri è chiamata interferenza. Per collegare le parti con interferenza applicare una certa forza (colpi, pressione).

Precarico per lo stesso fisso atterraggi possono variare, essere maggiori o minori, al variare delle dimensioni effettive dell'albero e del foro, oscillando tra le loro dimensioni limite. Pertanto, distinguono tra il più grande e il più piccolo ammissibile tenuta.

La massima tenutaè la differenza negativa tra il limite della dimensione dell'albero più grande e il limite della dimensione del foro più piccolo.

Precarico minimo- differenza negativa tra il limite della dimensione dell'albero più piccolo e il limite della dimensione del foro più grande. Nelle figure è mostrata una rappresentazione grafica delle lacune e delle tensioni

gruppi di sbarco

Atterraggi suddivisa in tre gruppi principali: mobile, fisso e transitorio. Se l'abbinamento produce spacco, poi approdoè mobile e se tenuta- immobile. In transizione atterraggi la differenza tra i diametri dell'albero e del foro è relativamente piccola, qui possono essere entrambi piccoli lacune, oltre che piccolo tenuta.

Tabella dei nomi atterraggi

Gruppo	Nome di sbarco	Designazione	La natura della connessione
immobile	piccante Premi 3° Premi 2° Premi 1° stampa Stampa facile	gr Pr3 Pr2 Pr1 Eccetera pl	Il diametro del foro di questi accoppiamenti è inferiore al diametro dell'albero, che caratterizza l'accoppiamento che fornisce interferenza Per un accoppiamento a pressione leggero, l'interferenza più piccola è zero
transitorio	Sordo stretto teso denso	G T H P	Il diametro del foro di questi atterraggi può essere inferiore o uguale al diametro dell'albero
Mobile	scorrevole movimenti Telaio di buon carattere Ampia corsa Shirokohodovaya 1° Shirokokhodovaya 2° Teplohodovaya	DA D X l w Ø1 SH2 TX	Il diametro del foro di questi accoppiamenti è maggiore del diametro dell'albero, che caratterizza l'accoppiamento che fornisce gioco Per un adattamento slip, lo spazio più piccolo è zero

immobile atterraggi.

Premere atterraggi(Pr, Pr1, Pr2, Pr3) vengono utilizzati quando è richiesta una connessione rigida di parti senza fissaggi aggiuntivi con tasselli, prigionieri, tappi, ecc. Approdo Pr1 viene utilizzato quando si premono le boccole negli ingranaggi e nelle pulegge, le sedi delle valvole nelle prese. Atterraggi Pr, Pr2 e Pr3 - in composti che ricevono grandi carichi d'urto(nei collegamenti di corone con il cerchio di vite senza fine e altri ingranaggi, perni di biella con i loro dischi, ecc.).

premere leggermente approdo(PL) è usato negli stessi casi di approdo Pr1, ma dà un po' più piccolo tenuta. Parti con pressa atterraggi, raccolti su presse di varie capacità.

vestibilità calda(Gr) è progettato per collegare saldamente le parti e fornisce forti connessioni in un unico pezzo delle parti.

transitorio atterraggi. sordo approdo(D) utilizzato per ottenere un collegamento fisso e stretto di parti, ad esempio per fissare boccole in cuscinetti monoblocco, che devono essere fissati con chiavi, prigionieri o fermi per impedire la rotazione durante il funzionamento.

stretto approdo(T) è progettato per collegare parti che devono rimanere inalterate durante il funzionamento e che vengono montate e smontate con notevole sforzo. stretto approdo utilizzato per installare gli anelli interni di cuscinetti a sfera, ingranaggi e pulegge su alberi, ecc.

teso approdo(H) applicato a connessione stretta parti con tratti leggeri.

denso approdo(P) serve per collegare parti che non devono muoversi l'una rispetto all'altra, ma con notevole sforzo possono essere montate e smontate manualmente o con leggeri colpi di martello.

Mobile atterraggi.

scorrevole pag brutta copia(C) viene utilizzato per collegare parti che si adattano strettamente tra loro per garantire una guida accurata (allineamento). Questo adattamento fornisce i più piccoli spazi vuoti nelle connessioni (ad es. mandrini di perforazione, frizioni a camme, cambi di marcia nelle macchine utensili, frese su alberi, ecc.).

Approdo il movimento (D) è progettato per collegare parti che si muovono l'una rispetto all'altra con un piccolo ma obbligatorio spacco e con basse velocità (mandrini dividere le teste e vari dispositivi, boccole sostituibili, ecc.).

Telaio approdo(X) è progettato per connessioni in cui parti e assiemi ruotano a velocità moderata (mandrini di torni, i cui colli ruotano su cuscinetti a strisciamento, nonché alberi a gomiti e alberi a camme in giunti con cuscinetti e boccole, ruote dentate di cambi di trattori , automobili, ecc. d.).

di buon carattere approdo(L) viene utilizzato nei giunti in cui le parti ruotano ad alta velocità, ma con una bassa pressione sui supporti (ad esempio, gli alberi del rotore di un motore elettrico e un azionamento di una smerigliatrice cilindrica, ecc.).

a corsa larga approdo(Sh) è caratterizzato dai più grandi spazi vuoti che garantiscono il libero movimento delle parti l'uno rispetto all'altro e viene utilizzato per alberi rotanti in cuscinetti a velocità molto elevate, alberi di turbogeneratori, macchine tessili, ecc.

Caratterizzato da un garantito tenuta, cioè con questi atterraggi, il più piccolo tenuta Sopra lo zero. Pertanto, al fine di ottenere un fisso atterraggiÈ necessario che il diametro dell'albero di accoppiamento sia maggiore del diametro del foro di accoppiamento.

vestibilità calda(Gr) viene utilizzato per collegare parti che non devono mai essere smontate, ad esempio pneumatici di ruote ferroviarie, anelli di bloccaggio e così via.

Per ricevere questo atterraggi la parte con il foro viene riscaldata ad una temperatura di 150° -500°, dopodiché viene montato un albero.

Nonostante il risultato atterraggi connessioni più forti rispetto ad altri tipi atterraggi, ha proprietà negative - ci sono sollecitazioni interne nei dettagli e la struttura del metallo cambia.

stampa approdo(PR) viene utilizzato per una forte connessione di parti. Questo approdo eseguita sotto una notevole forza di una pressa idraulica o meccanica o dispositivo speciale. Un esempio di tale atterraggio è approdo boccole, ingranaggi, pulegge, ecc.

Stampa facile approdo(Pl) viene utilizzato nei casi in cui è richiesta una connessione più forte e allo stesso tempo è inaccettabile una forte pressatura a causa dell'inaffidabilità del materiale o per paura di deformare le parti.

Questo atterraggio viene effettuato sotto una leggera pressione della pressa.

Atterraggi di transizione.

Non garantito tenuta o liquidazione, cioè può avere una coppia di parti collegate ad uno degli atterraggi di transizione tenuta, e un'altra coppia coniugata allo stesso approdo, spacco. Aumentare il grado di immobilità delle parti connesse al transitorio atterraggi, viene utilizzato un fissaggio aggiuntivo con viti, perni, ecc. Molto spesso, questi atterraggi vengono utilizzati se è necessario garantire l'allineamento, ad es. la coincidenza delle linee centrali di due parti, ad esempio un albero e una boccola.

Sordo approdo(D) viene utilizzato per collegare parti che, in tutte le condizioni operative, devono essere saldamente collegate e possono essere montate o smontate sotto forte pressione. Con tale connessione, le parti vengono ulteriormente fissate con chiavi, viti di bloccaggio, ad esempio ingranaggi che devono essere sostituiti a causa dell'usura, piastre frontali sui mandrini del tornio, boccole continue, rocchetto e boccole tonde, ecc. Questo viene eseguito. approdo forti colpi di martello.

Un accoppiamento stretto (T) viene utilizzato per giunti smontati frequentemente, le cui parti devono essere saldamente collegate e possono essere montate o smontate con notevole sforzo.

teso approdo(H) viene utilizzato per collegare tali parti che, durante il funzionamento, devono mantenere la loro posizione relativa e possono essere montate o smontate senza sforzi significativi utilizzando un martello manuale o un estrattore. Per garantire che le parti collegate con tale adattamento non ruotino o si muovano, sono fissate con tasselli o viti di bloccaggio. Questo approdo, effettuato con colpi di martello, serve per collegare ingranaggi, boccole dei cuscinetti che cambiano frequentemente, che vengono rimosse durante lo smontaggio delle macchine, cuscinetti volventi su alberi, pulegge, boccole premistoppa, volani su manovella e altri alberi, flange, ecc.

denso approdo(P) viene utilizzato per collegare tali parti che vengono montate o smontate manualmente o con una mazza di legno. Con così approdo le parti che richiedono un allineamento preciso sono collegate: bielle, eccentrici sugli alberi, volantini, mandrini, cambi, anelli di regolazione, ecc.

Nei casi in cui l'implementazione dell'atterraggio sotto la pressa è impossibile a causa delle grandi dimensioni delle parti di accoppiamento, utilizzare atterraggio caldo.

Atterraggio con il riscaldamento consiste nel fatto che una delle parti di accoppiamento (femmina) viene riscaldata alla temperatura richiesta, sufficiente per un libero accoppiamento sull'altra parte (maschio). La temperatura di riscaldamento dipende dalle dimensioni della parte di accoppiamento e dal valore impostato tenuta. Il riscaldamento può essere effettuato in un recipiente con acqua bollente, olio caldo o vapore, quando la temperatura calcolata della parte riscaldata non supera i 100-120°C.

Questo metodo ha questo vantaggio. Le parti vengono riscaldate in modo uniforme e la loro deformazione è esclusa. Parti riscaldanti a caldo olio minerale esclude anche il verificarsi di una possibile corrosione, che è un vantaggio quando si atterra sull'albero di cuscinetti volventi e altre parti.

Le parti possono essere riscaldate in forni di riscaldamento a gas o elettrici contemporaneamente in lotti, il che garantisce continuità nel lavoro nella produzione in serie e in serie. In questo caso è assicurato anche il riscaldamento uniforme delle parti, inoltre, temperatura richiesta può essere regolato entro i limiti richiesti con elevata precisione.

Il riscaldamento a resistenza elettrica o il riscaldamento a induzione viene utilizzato principalmente per il calettamento di pezzi di grandi dimensioni. A tale scopo vengono utilizzati speciali induttori o spirali, che vengono applicati o inseriti in una delle parti e, al passaggio di una corrente elettrica ad alta o frequenza industriale, provocano il riscaldamento della parte.

Quindi, ad esempio, con l'aiuto delle correnti di frequenza industriali (TFC) il riscaldamento di grandi parti di ingranaggi, giunti, rulli, cuscinetti a sfere e altre parti con un alesaggio di 300 mm con un diametro esterno fino a 1000 mm e una larghezza di 350 mm è fornito.

Quando si preme, premere, stringere e far scorrere atterraggi, eseguita secondo la 2a e 3a classe di precisione. Il tempo di riscaldamento per parti delle dimensioni specificate a una temperatura di 150-200°C dura solo 15-20 minuti.

Per le parti in acciaio, la temperatura di riscaldamento richiesta della parte femmina è calcolata dalla formula:

t=(1350/D + 90)°С,

dove D è il diametro di raccordo del pezzo, mm.

Condizioni per l'esistenza di un arco

I gas e i vapori dei materiali sono costituiti da atomi e molecole neutri e quindi non sono elettricamente conduttivi. Il mezzo gassoso diventa un conduttore di corrente elettrica quando al suo interno compaiono particelle caricate elettricamente: elettroni e ioni, ad es. quando il gas è ionizzato (totalmente o parzialmente).

Ionizzazione- la formazione di ioni positivi o negativi dagli atomi.

Durante l'esistenza di una scarica ad arco, il punto catodico emette (emette) elettroni che, sotto l'azione di un campo elettrico, si muovono verso l'anodo. Viene chiamata l'energia spesa per emettere un elettrone funzione di lavoro. Nella saldatura con elettrodi consumabili, questa energia si ottiene per effetto del calore rilasciato all'estremità dell'elettrodo durante il passaggio di una corrente di cortocircuito nel momento in cui l'elettrodo tocca il prodotto per un breve periodo. Gli elettroni stanno accelerando campo elettrico nello spazio catodico e acquisire l'energia necessaria per la ionizzazione degli atomi neutri in caso di collisione con essi, secondo lo schema.

ē → LA 0 = LA + +2ē

dove: A 0 è un atomo neutro; ē – carica elettronica pari a 1.59∙10 -19 C (Coulomb); A + è uno ione positivo.

Pertanto, per il verificarsi di un arco elettrico, sono necessarie le seguenti condizioni:

Emissione di elettroni dalla superficie del catodo;

Ionizzazione di massa nello spazio interelettrodico (arc gap);

La presenza di una differenza di potenziale.

Nella colonna dell'arco, insieme alla ionizzazione, avviene il processo inverso, chiamato ricombinazione, cioè la formazione di particelle neutre nell'interazione di ioni positivi con elettroni. Durante la ricombinazione, l'energia spesa per la ionizzazione viene rilasciata sotto forma di un potente flusso di radiazioni infrarosse, luminose e ultraviolette.

ē → LA + = LA 0 + Q + hυ

dove: Q è il calore utilizzato per riscaldare la colonna dell'arco; h è la costante della barra, erg/s; υ è la frequenza di oscillazione, I/s.

L'eccitazione dell'arco può essere eseguita nei seguenti modi:

Cortocircuito dell'elettrodo alla parte;

Applicando alta tensione agli elettrodi.

Nel primo caso, il catodo viene riscaldato alta temperatura, a causa del quale, dopo l'apertura, si verifica l'emissione di elettroni e, di conseguenza, la ionizzazione del gas gap.

Nel secondo caso, è collegato in parallelo al circuito elettrico dispositivo speciale- un oscillatore che fornisce impulsi ad alta tensione di 2 ... 15 kV con una frequenza di 50 ... 160 kHz al gap dell'arco, ma bassa potenza. L'alta frequenza elimina il rischio di shock ad alta tensione per il saldatore.

Volt statico - caratteristica ampere

arco di saldatura

La caratteristica corrente-tensione statica (CVC) dell'arco è la dipendenza della tensione dell'arco dal valore della corrente di saldatura con la sua combustione stabile e date condizioni costanti.

La combustione stabile dell'arco è la capacità di bruciare per un tempo illimitato in determinate condizioni, oppure il tempo di coesistenza dell'arco non è commisurato al tempo dei processi transitori al suo interno.

Le condizioni specificate includono la lunghezza dell'arco (distanza tra gli elettrodi o il metallo di base e l'elettrodo), il diametro dell'elettrodo, il materiale dell'elettrodo e il metallo di base, nonché l'ambiente in cui l'arco brucia ( Fig. 2).

Il CVC dell'arco ha tre sezioni pronunciate.

Prima sezione - cadente. (a-b)

A basse correnti e ad alta tensione, l'arco si muove, cioè il punto dell'anodo cambia posizione e la colonna dell'arco non è diritta.

Riso. 2 Caratteristica volt - ampere statistica dell'arco.

A basse correnti e ad alta tensione, l'arco si muove, cioè il punto dell'anodo cambia posizione e la colonna dell'arco non è diritta. Con un aumento della corrente, la colonna dell'arco si raddrizza e la sua conduttività aumenta notevolmente, di conseguenza la tensione attraverso l'arco diminuisce.

La seconda area - orizzontale.(avanti Cristo)

La colonna dell'arco è diritta, il punto dell'anodo è fisso. Con l'aumentare della corrente, la conducibilità della colonna aumenta per l'aumento del diametro della colonna dell'arco e dello spot catodo-anodo fino al diametro dell'elettrodo, mentre la tensione sull'arco rimane praticamente costante.

Terza trama - crescente.(CD)

I punti del catodo e dell'anodo non crescono con l'aumentare della corrente d'arco. La sua conduttività e resistenza rimangono costanti, mentre la tensione attraverso l'arco aumenta. La legge di Ohm è soddisfatta in questa sezione del CVC. La variazione del CVC dell'arco a seconda delle condizioni di combustione dell'arco è mostrata in fig. 3.

Fig. 3. Caratteristica corrente-tensione statica dell'arco con una variazione della lunghezza dell'arco a- l g e b- diametro dell'elettrodo del.

Temperatura dell'arco

L'arco CC è caratterizzato da un rilascio disuguale di calore all'anodo e al catodo. I dati sulla temperatura dei punti catodici e anodici, a seconda del materiale degli elettrodi durante l'arco in aria, sono riportati nella tabella. uno.

Tabella 1

Temperature dei punti anodici e catodici per vari materiali.

L'analisi della tabella 1 mostra che con archi aperti che bruciano nell'aria, l'anodo si riscalda più intensamente del catodo. Ciò consente di giudicare la polarità degli elettrodi dal grado di riscaldamento dell'anodo e del catodo durante l'arco.

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Concetti base di spazi vuoti e tenuta

In ogni meccanismo, per quanto complesso possa essere, si possono sempre distinguere i composti elementari, che sono una coppia di superfici coniugate. Queste superfici delle parti che compongono i componenti e gli assiemi devono occupare una posizione o l'altra l'una rispetto all'altra, il che consentirà loro di compiere movimenti relativi o di rimanere completamente immobili con una certa forza della connessione. Quando si assemblano due parti che fanno parte l'una dell'altra, ci sono superfici esterne (femmina) e interne (femmina). Una delle dimensioni delle superfici di contatto è chiamata dimensione dell'involucro e l'altra è chiamata dimensione coperta (Fig. 1, a).

Riso. 1. Tipi di superfici delle parti (a); lacune nell'interfaccia del foro con l'albero (

Per i corpi rotondi, la superficie femminile portava il nome generale del foro e quella maschile - l'albero. Le dimensioni corrispondenti sono chiamate diametro del foro e diametro dell'albero.

Se le superfici sono formate da due piani paralleli ciascuna, la connessione è chiamata piana con piani paralleli. La natura dell'accoppiamento di due superfici è chiamata atterraggio. L'atterraggio caratterizza una maggiore o minore libertà di movimento relativo delle parti da unire o il grado di resistenza al loro reciproco spostamento. Gli atterraggi possono essere con uno spazio vuoto o con un adattamento di interferenza.

Il gap è la differenza positiva tra le dimensioni del foro e dell'albero (la dimensione del foro è maggiore della dimensione dell'albero).

Lo spazio più grande è la differenza tra la dimensione limite più grande del foro e la dimensione limite più piccola dell'albero (Fig. 1, b).

Lo spazio più piccolo è la differenza tra il limite di dimensione del foro più piccolo e il limite di dimensione dell'albero più grande.

Diamo un'occhiata a questo con un esempio. Lascia che la dimensione dell'albero sia 30 Godm e la dimensione del foro 30+0'027. Poi il più grande limite di dimensione l'albero sarà uguale a 30-0,02 = = 29,98 e il più piccolo -30-0,04 = 29,96 mm. La tolleranza in questo caso è determinata come segue: 29,98-29,96 \u003d 0,02 mm. La dimensione massima del foro limite è 30 + 0,027 = 30,027 mm, la dimensione limite più piccola è 30 mm e la tolleranza è 30,027-30,00 = = 0,027 mm. A questo proposito, il diametro dell'albero è minore del diametro del foro e quindi c'è uno spazio tra il foro e l'albero. Spazio più grande: 30,027-29,96 == 0,067 mm. Il gioco più piccolo: 30-29,98=0,02 mm.

Un'interferenza è una differenza negativa tra il diametro del foro e il diametro dell'albero prima dell'assemblaggio delle parti, che crea una connessione fissa dopo l'assemblaggio (la dimensione del foro è maggiore della dimensione dell'albero).

L'interferenza maggiore è la differenza tra la dimensione limite più grande dell'albero e la dimensione limite più piccola del foro (Fig. 20, b).

L'interferenza più piccola è la differenza tra la dimensione limite più piccola dell'albero e la dimensione limite più grande del foro. Ad esempio, diametro dell'albero: 35+o!o5i diametro del foro: 35+0'0'7. Quindi il limite massimo della dimensione dell'albero sarà 35,10 e il più piccolo 35,05 mm. Tolleranza 35,10-35,05 = 0,05 mm. Di conseguenza, la dimensione massima del foro limite è 35,027 mm, la più piccola è 35 mm. Tolleranza 35,027-35 = 0,027 mm. A questo proposito, la dimensione dell'albero è maggiore

dimensione del foro, e quindi vi è interferenza. La massima tenuta è 35,10-35 \u003d 0,10 mm; più piccolo: 35,05-35,027 = 0,023 mm.

Di conseguenza, il grado di resistenza o mobilità della connessione dipende dalla quantità di interferenza o gioco, cioè dalla natura della connessione delle parti o dal loro adattamento.

Connessioni

Due o più parti fisse o mobili collegate sono chiamate accoppiamento. Le superfici lungo le quali sono collegate le parti sono chiamate superfici di accoppiamento. Le restanti superfici sono dette non coniugate (libere).

Nelle connessioni delle parti si distinguono le superfici femminili e maschili.

Una superficie femmina è un elemento di parte con una superficie di accoppiamento interna (foro).

Una superficie coperta è un elemento di parte con una superficie di accoppiamento esterna (albero).

I concetti di superficie maschile e femminile danno una definizione più generale dei concetti di "albero" e "buco".

In base alla forma di queste superfici si distinguono i seguenti tipi principali di giunti: cilindrici lisci; conico liscio; piano, in cui le superfici di copertura e di copertura sono formate da piani (ad esempio le scanalature dei tavoli delle macchine per il taglio dei metalli); filettato varie forme, profilo, destinazione; scanalato; con chiave; trasmissioni ad ingranaggi.

Atterraggio: la natura della connessione di due parti, determinata dalla differenza delle loro dimensioni prima del montaggio.

Esistono tre tipi di atterraggi, che sono chiamati: atterraggi con gap; adattamento di interferenza e adattamento di transizione.

Atterraggi con sgombero

Atterraggio con spazio libero - un pianerottolo in cui si forma sempre uno spazio vuoto nella connessione, ovvero il limite della dimensione del foro più piccolo è maggiore o uguale al limite della dimensione dell'albero più grande.

Lo spazio 5 è la differenza tra la dimensione del foro (O) e dell'albero (a1) prima del montaggio, se la dimensione del foro è maggiore della dimensione dell'albero (Fig. 5.5), ad es.

Dalla formula (5.9) segue che per questo tipo di accoppiamento la dimensione del foro è sempre maggiore o uguale alla dimensione dell'albero. Per gli atterraggi con uno spazio vuoto, è caratteristico che il campo di tolleranza del foro si trovi al di sopra del campo di tolleranza dell'albero.

Riso. 5.5.

Poiché le dimensioni dell'albero e del manicotto possono variare all'interno del campo di tolleranza, la distanza è determinata dalle dimensioni effettive delle parti da collegare.

Il gioco massimo 5max è la differenza tra la dimensione del foro limite più grande e la dimensione dell'albero limite più piccola (Fig. 5.6, a), cioè

Il gioco più piccolo è la differenza tra il limite della dimensione del foro più piccolo e il limite della dimensione dell'albero più grande (Fig. 5.6, a), cioè

In un caso particolare, il divario più piccolo può essere uguale a zero. Divario medio 5" (media aritmetica dei divari più piccoli e più grandi)

Gioco effettivo Se - gioco determinato dal Kit alla differenza tra le dimensioni effettive del foro e dell'albero.

La tolleranza di adattamento del gioco ITS è la somma delle tolleranze del foro e dell'albero che compongono il giunto. La tolleranza di adattamento può essere definita allo stesso modo della differenza tra i giochi più grandi e quelli più piccoli:

In fig. 5.7.

Riso. 5.6.

Riso. 5.7.

Atterraggi ad interferenza

Un accoppiamento con interferenza è un accoppiamento in cui si forma sempre un'interferenza nella connessione, ovvero la dimensione del foro limite più grande è inferiore o uguale alla dimensione limite più piccola dell'albero. Precarico I - la differenza tra le dimensioni dell'albero e del foro prima del montaggio, se la dimensione dell'albero è maggiore della dimensione del foro (Fig. 5.5, b)

Un accoppiamento con interferenza è caratterizzato dal fatto che il campo di tolleranza dell'albero si trova al di sopra del campo di tolleranza del foro.

L'assemblaggio di tali parti viene solitamente eseguito utilizzando una pressa. L'interferenza è solitamente indicata dalla lettera N. La quantità di interferenza è determinata dalle dimensioni effettive dell'albero e del foro.

Riso. 5.8.

La massima tenuta Ytzh - la differenza tra la dimensione dell'albero limite più grande e la dimensione del foro limite più piccolo prima del montaggio (vedere Fig. 5.6, b e 5.8)

L'interferenza più piccola è la differenza tra la dimensione limite più piccola dell'albero e la dimensione limite più grande del foro prima del montaggio (Fig. 5.8)

Tenuta media Yt - media aritmetica della tenuta più grande e più piccola

Interferenza effettiva Ne - interferenza, definita come la differenza tra le dimensioni effettive dell'albero e del foro prima del montaggio.

Tolleranza di adattamento all'interferenza ITN - la differenza tra l'interferenza più grande e quella più piccola

cioè la tolleranza di accoppiamento ad interferenza è uguale alla somma dei campi di tolleranza del foro e dell'albero che compongono la connessione.

Gli accoppiamenti con interferenza vengono utilizzati nei casi in cui è necessario trasferire la coppia e/o la forza assiale principalmente senza ulteriore fissaggio a causa delle forze di attrito create dall'interferenza.

Una rappresentazione grafica della posizione dei campi di tolleranza per gli accoppiamenti con interferenza è mostrata in fig. 5.9.

Riso. 5.9.

atterraggi di transizione

In questo gruppo di pianerottoli è possibile ottenere sia un'intercapedine che un'interferenza, a seconda delle effettive dimensioni del foro e dell'albero (Fig. 5.10). tratto caratteristico l'atterraggio di transizione è una sovrapposizione parziale dei campi di tolleranza dell'albero e del foro.

Gli atterraggi di transizione sono caratterizzati dalla maggiore interferenza e 5^. Per determinare la maggiore interferenza e il maggiore divario si possono utilizzare le formule (5.17); (5.18) e (5.10); (5.11).

La tolleranza di adattamento transitorio /77^5 è determinata dalla formula

Riso. 5.10.

Riscriviamo la formula (5.16) in questo modo: - (B - a). L'espressione tra parentesi è il gap (5.9). Quindi puoi scrivere LG = -5, cioè l'interferenza è un gap negativo. Il gioco negativo minimo è l'interferenza massima e l'interferenza negativa minima è il gioco massimo, ovvero sono vere le seguenti relazioni:

Tenendo conto delle (5.24) e (5.25), la formula (5.23) può essere riscritta come segue:

cioè la tolleranza di adattamento è uguale alla somma dei campi di tolleranza dell'albero e del foro che compongono la connessione.

Una rappresentazione grafica dei campi di tolleranza negli atterraggi di transizione è mostrata in fig. 5.11.

Esempi di determinazione delle dimensioni limite, tolleranze, giochi e interferenze nei giunti a vari tipi atterraggi

Atterraggio con autorizzazione

Taglia nominale l'asta è di 100 mm, la deviazione inferiore dell'asta è di 160 micron (-0,106 mm), la deviazione superiore dell'asta è e$ - -60 micron (-0,06 mm).

Dimensione nominale del foro 100 mm, deviazione del foro inferiore £7= +72 µm (+0,072 mm), deviazione del foro superiore £5_ +159 µm (+0,159 mm). Una rappresentazione grafica di questo pianerottolo è mostrata in fig. 5.12.

Riso. 5.11.

Riso. 5.12.

Riso. 5.13.

Tolleranza di adattamento (gioco)

Atterraggio ad interferenza

Esempio. La dimensione nominale dell'albero è 100 mm, la deviazione dell'albero inferiore è e ~ 72 micron (0,072 mm), la deviazione dell'albero superiore è e$ ~ 159 micron (0,159 mm).

Dimensione nominale del foro 100 mm, deviazione del foro inferiore

£7= -106 µm (-0,106 mm), deviazione superiore del foro £5--60 µm (-0,060 mm).

Una rappresentazione grafica di questo pianerottolo è mostrata in fig. 5.13.

Soluzione. La dimensione massima dell'albero limite d^

dmax=d + es= 100+ (0,159) = 100,159 mm. Limite minimo della dimensione dell'albero dm.n

4 ™ \u003d + " \u003d I * + (0,072) \u003d 100,072 mm. Campo di tolleranza dell'albero

Td \u003d 4 ™, ~ 4 * n \u003d 0,159 - 100,072 \u003d 0,087 mm

lTd \u003d es-ei \u003d 0,159 - 0,072 \u003d 0,087 mm. Limite massimo della dimensione del foro

Omw = D + ES = 100 + (-0,060) = 99,940 mm. Limite di dimensione del foro più piccolo

Dmin \u003d D + E1 \u003d 100 + (-0,106) \u003d 99,894 mm.

Definisce il campo di tolleranza del foro

"™ \u003d Ohm" "Rya1a \u003d 99,940 - 99,894 \u003d 0,046 mm

1TO \u003d £ 5 - £ / \u003d -0,060 - (-0,106) \u003d 0,046 mm. Massima tenuta in connessione
4™- 4™ = 100,159-99,894 = 0,265 mm

N "1 \u003d E1 \u003d 0,159- (-0,106) \u003d 0,265 mm. Interferenza minima nella connessione

4s "" A" * \u003d Yu0,072 - 99,940 \u003d 0,132 mm

^p "n \u003d e" ~ £Y \u003d O "072 ~ (-0,060) \u003d 0,132 mm. Tolleranza di adattamento (precarico)

PI \u003d - Nya.t \u003d 0,265 - 0,132 \u003d 0,133 mm

GGY \u003d m + 1Ty \u003d 0,087 + 0,046 \u003d 0,133 mm.

adattamento di transizione

Esempio. La dimensione nominale dell'albero è 100 mm, la deviazione dell'albero inferiore a è +71 micron (+0,071 mm), la deviazione dell'albero superiore è e$ ~ +93 micron (+0,093 mm).

Soluzione. La più grande dimensione massima dell'albero dtzh

4™, = ^ + 100 + 0,093 = 100,093 mm. Il limite di dimensione più piccolo per l'albero è "

Tolleranza dell'albero

/ Tc / \u003d c / ^ - s / ^ n \u003d 100,093 - 100,071 \u003d 0,022 mm

Riso. 5.14.

t = & - dentro! = 0,093 - 0,071 = 0,022 mm. Limite massimo della dimensione del foro

Osh \u003d O + £ 5 \u003d 100 + 0,159 \u003d 100,159 mm. Limite di dimensione del foro più piccolo

Oyu.t \u003d d + E1 \u003d 100 + 0,072 \u003d 100,072 mm. Tolleranza del foro

/ 77) \u003d Otaya - ya1a \u003d 100,159 - 100,072 \u003d 0,087 mm

/77) = £ 5 - £ 7 = 0,159 - 0,072 = 0,087 mm. Gioco massimo del giunto

5 """ \u003d A ™, "4-" \u003d 100,159 - 100,071 \u003d 0,088 mm

\u003d £ 5 - e! \u003d 0,159 - 0,071 \u003d 0,088 mm. Massima tenuta in connessione

4G- /) m (n \u003d 100,093 - 100,072 \u003d 0,021 mm

M *, *, \u003d ez-EG \u003d 0,093 - 0,072 \u003d 0,021 mm. Tolleranza di montaggio (gioco-precarico)

/77Y5 \u003d 5^ + 0,088 + 0,021 \u003d 0,109 mm

/ 7Zh \u003d m + / 77) - 0,022 + 0,087 - 0,109 mm.

Arco elettrico, metodi di saldatura e giunti saldati. Proprietà tecnologiche dell'arco