Профессионально о сварке

Изучение тепловых воздействий тока, изобретение дуговой и контактной сварки стали возможными с появлением постоянно действующих источников электрической энергии.

Нагрев места стыка двух деталей проходящим через них электрическим током характерен для всех способов контактной сварки. Вторым существенным признаком этого вида сварки является обязательное приложение усилия сжатия контактируемых деталей. По характеру приложения такого усилия и типа соединения различают стыковую, точечную, шовную (роликовую) сварку и другие способы.

Первым из всех видов электрической энергии в тепловую — нагрев  проводника протекающим током — был открыт в 1801 г, Л. Тенаром. Нагрев и плавку металлов электрическим током в 1802 г. исследовал В. В. Петров [56]. А в 1807 г. Г. Дэви сконструировал первые лабораторные электропечи сопротивления с прямым и косвенным нагревом для исследования свойств металлов [96]. Закон теплового действия тока, устанавливающий зависимость количества выделенной теплоты от параметров проходящего тока, открыли в 1842 г. независимо друг от друга Д. П. Джоуль и Э. X. Ленц.

Основу оборудования для дуговой сварки составляют источники сварочного тока для ручной сварки штучными электродами, полуавтоматы и автоматы для сварки плавящимся электродом под флюсом и в защитных газах, оборудование для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в инертных газах, установки для сварки неплавящимся электродом, специальное оборудование для  сварки  конкретных  изделий.

На изготовление труб расходуют около 10% всего мирового производства стали, причем доля выпуска сварных труб составляет более половины всего производства и продолжает возрастать. Трубы большого диаметра (более 500 мм) выпускаются только сварными. Серийный характер производства, большая протяженность швов и сравнительно простая форма изделия позволяют эффективно использовать прогрессивные методы сварки с весьма высокими скоростями и полностью механизировать весь процесс изготовления труб.

В различных изделиях современной техники характерным является использование значительного числа разнородных по свойствам металлов. Используемые в одном изделии разнородные металлы повышают коррозионную стойкость в различных средах, жесткость и прочность, уменьшают вес изделия, экономят драгоценные и дефицитные металлы.

Кузова и кабины автомобилей, как правило, выпускают в условиях крупносерийного и массового производства. Штампованные тонколистовые детали подаются системой толкающих конвейеров к автоматическим линиям сборки—сварки основных узлов кузова: пола, боковин и крыши. Эти линии представляют собой сложный комплекс многоточечных сварочных машин и средств механизации, работающих в едином цикле. Многоточечные машины этих линий подразделяются на несколько типов.

В основе существующих методов постройки судов лежит предварительное изготовление частей корпуса судна в виде сборочных элементов, секций и блоков. Каждая отдельная секция должка быть достаточно жесткой.  Границы  плоских  и  объемных секций намечают по возможности в районах поперечных переборок симметрично диаметральной плоскости судна. Размеры секций выбирают с учетом габаритных ограничений перемещения их к месту сборки на стапеле, а также грузоподъемности кранов и транспортных средств. По технологическим соображениям при разбивке каркаса на элементы, секции и блоки необходимо предусмотреть выполнение возможно большего объема сборочно-сварочных работ в условиях цеха при их максимальной механизации, а также учесть особенности сборки на стапеле.

При изготовлении кузовов пассажирских вагонов преимущественно используют шовную и точечную контактную сварку. Общей сборке предшествуют сборка и сварка крупногабаритных узлов: крыши, боковых стен, настила пола, концевых и тамбурных стен. Производство носит, как правило, мелкосерийный характер. Для него характерно поточное производство с локальной  механизацией отдельных работ и широким  использованием  цеховых кранов. Плоские узлы кузова собирают  и сваривают на  специальных стендах.

Изделия оболочкового типа при относительно небольших размерах целесообразно выполнять в штампосварном исполнении. Технологичность подобных изделий определяется, во-первых, сочетанием высокопроизводительных методов получения заготовок холодной штамповкой и соединения их контактной сваркой герметичными швами, а во-вторых, возможностью практически полной автоматизации изготовления ряда изделий при крупносерийном и массовом производстве.

Источники питания дуги могут быть с возрастающими, жесткими, пологопадающими, падающими и крутопадающими вольт-амперными характеристиками. В таких источниках напряжение холостого хода регулируется плавно, ступенчато или остается постоянным, а сила сварочного тока устанавливается скоростью подачи электродной проволоки или изменением статической характеристики источника питания.

Блестящими примерами на заре применения сварки было создание сварных мостов под автодорожное движение в Ленинграде (мост имени лейтенанта Шмидта) во второй половине 30-х годов и в Киеве (мост имени Е.О.Патона) во второй половине 40-х годов.

По мере расширения сферы применения сварки угольной дугой и повышения требований к качеству соединения росло число специалистов, занимающихся устранением недостатков и совершенствованием технологии дуговой сварки. В Германии, где способ Бенардоса был внедрен на ряде крупных предприятий (в том числе на знаменитых заводах Круппа), с 1883 г. совершенствованием процесса занимался Г. Т. Церенер.

При строительстве магистральных трубопроводов приходится: собирать и сваривать миллионы стыков труб большого диаметра. Укладка трубопроводов может быть либо непрерывной, либо секционной. В первом случае производят последовательное наращивание, причем все стыки выполняют без вращения труб. Во втором случае первоначально сваривают секции, вращая при этом трубы, а затем на трассе стыки выполняют без вращения.

Наиболее часто при построении сварочных инверторов применяют три основных типа высокочастотных преобразователей: полумост, ассиметричный мост (или "косой мост") и полный мост. Под видом полумоста и полного моста, являются резонансные преобразователи. В зависимости от системы управления выходными параметрами, преобразователи бывают с ШИМ (широтно-импульсная), с ЧИМ (частотная регулировка), с фазовой регулировкой, и комбинациями из этих трёх. Все эти типы преобразователей имеют свои достоинства и свои недостатки. Начнем с полумоста с ШИМ.

В конце XVIII — начале XIX вв. в истории цивилизации произошел переход от мануфактурного производства к машинному. Сначала в Великобритании, затем во Франции, Северо-Американских Соединенных Штатах, России. Германии, Италии, Испании, скандинавских странах и Японии быстрыми темпами стали распространяться текстильные, паровые, электрические и другие машины. В этот период в мире созревал промышленный переворот, что сопровождалось расширением исследований в области естественных и прикладных наук, разработкой технологий производства и ремонта паровозов, паровых котлов и машин, узлов строительных конструкций. Традиционные секреты искусства ремесленников уже не могли эффективно служить все усложняющейся технике. Новые разработки начинают опираться на современные достижения науки, открытия в физике, химии и металловедении.

Если мы хотим получить в дуге 200 ампер при напряжении 24 вольта, то перемножив эти величины мы получим полезную мощность которую наш инвертор обязан отдать и при этом не сгореть. 24 вольта это среднее напряжение горения электрической дуги длинной 6 - 7мм, в действительности длинна дуги всё время меняется, и соответственно меняется напряжение на ней, меняется также и ток. Но для нашего расчёта это не очень важно! Так вот перемножив эти величины получаем 4800 Вт, ориентировочно прикинув КПД преобразователя 85%, можно получить мощность которую должны перекачивать через себя транзисторы, это примерно 5647 Вт.

Для понимания принципов построения сварочного источника инвертора необходимо немного затронуть процессы возникновения горения сварочной дуги. Начнем с вольтамперной характеристики дуги (в дальнейшем ВАХ).

При рассмотрении литейных сплавов остановимся только на тех, которые используются в сварных или сварно-литых конструкциях. Кроме обычных технологических требований, как и для деформируемых сплавов (отсутствие горячих и холодных трещин, пористости, возможность дополнительной обработки резанием, свариваемость и т. п.), к литейным сплавам, что следует уже из их названия, предъявляются дополнительные требования — наличие оптимальных литейных свойств.

Вопросы теории жаропрочности алюминиевых сплавов следует рассматривать на основе достижений физики твердого тела в познании механизмов пластического деформирования и разрушения кристаллических тел в широком интервале температур. Другой стороной теории жаропрочности алюминиевых сплавов является изучение зависимости механических свойств сплавов от их состава и особенностей фазового и структурного состояния.