Utvikling av elektrisk lysbuesveising
Historien om buesveising
Første praktiske bruk en regnbue i elektrisk sveising av metaller oppnådd først i 1882, da N.N. Benardos skapte i St. Petersburg «Metode for sammenføyning og separering av metaller ved direkte virkning av elektrisk strøm», som han kalte «electrohephaestus».
I følge konklusjonen fra akademikere N. S. Kurnakov, O. D. Khvolson og andre, er essensen av denne metoden at det behandlede objektet er koblet til den ene, og kullet til den andre polen til den elektriske kilden og spenningsbuen dannet mellom det behandlede objektet og kullet produserer en handling som ligner på den som produseres av flammen til en blåselampe når metall varmes opp og smeltes. En spesiell karbon- eller annen ledende elektrode settes inn i holderen og lysbuen støttes for hånd.
I 1888 - 1890 ble metoden for å bruke varmen fra en elektrisk lysbue for sveising av metaller forbedret av gruveingeniør N.G.Slavyanov, som utelukkende erstattet karbonelektroden med en metall og utviklet en halvautomatisk enhet for å forsyne en metallelektrode under dens brenning og vedlikehold av lysbuen, som han kalte en "smelter".
Essensen av måter elektrisk lysbuesveising, opprettet som et resultat av arbeidet til talentfulle ingeniører-oppfinnere N.N. Benardos og N.G. Slavyanov, forblir uendret til i dag og kan karakteriseres som følger: den elektriske lysbuen som dannes mellom elektroden og de tilkoblede delene av produktet smelter grunnmaterialet til produktet med sin varme og smelter elektroden som leveres til bueflammesonen - et fyllmateriale som, i form av dråper smeltet metall, fyller krysset og smelter sammen med basismetallet til produktet. I dette tilfellet reguleres den totale varmegenereringen av buen ved å velge en passende modus, hvis hovedparameter er strømmen.
I praktisk anvendelse er det gjort og blir gjort en rekke forbedringer i metodene, som ikke endrer essensen av prosessene, men øker deres praktiske verdi. Utviklingen av de opprettede sveisemetodene går sammen med utviklingen av energibasene til sveiseteknologi i retning av å forbedre kvaliteten og produktiviteten til sveising.
Hovedforholdene som bidro til denne utviklingen var:
-
sikre stabil drift av lysbuen;
-
oppnå passende kvalitet og styrke på forbindelsen.
Den første betingelsen ble oppfylt ved å lage energikilder med egenskaper bestemt av egenskapene til en elektrisk lysbue under sveiseforhold.
Buen, som hovedkilden til oppvarming og energiforbruker under sveising, er preget av en dynamisk belastning, der det med tidsintervaller målt i hundredeler av et sekund oppstår skarpe endringer i det elektriske regimet i lysbuekretsen.
Smeltingen av elektroden og overføringen av metall fra elektroden til arbeidsstykket forårsaker skarpe svingninger i lysbuens lengde og gjentatte kortslutninger av lysbuestrømkilden (opptil 30 ganger per sekund) med svært korte intervaller. I dette tilfellet forblir strømmen og spenningen ikke konstant, men har øyeblikkelige endringer fra en viss verdi til et maksimum og omvendt.
Slike plutselige endringer i belastningen forstyrrer likevektstilstanden til det elektriske lysbuesystemet — gjeldende kilde… For at lysbuen skal brenne i lang tid med en viss verdi av strømmen, uten å slukke og ikke bli til andre former for elektrisk utladning, er det nødvendig at strømkilden som forsyner lysbuen raskt reagerer på endringer som skjer i lysbuen modus for lysbuen og sikrer stabil drift.
Tidlig i utviklingen av elektrisk sveiseteknikk ble dette gjort ved hjelp av innebygde ballastmotstander for å begrense strømmen og sekvensielt roe lysbuen i hovedkretsen til de elektriske maskinene. Deretter opprettes spesielle strømkilder med fallegenskaper og lav magnetisk treghet, som fullt ut oppfyller kravene som følger av sveisebuens egenskaper.
Parallelt med utviklingen av elektrisk sveiseteknikk utføres studier som gjør det mulig å etablere hovedparametrene for de statiske egenskapene til lysbuen under sveiseforhold og for å studere de optimale forholdene og de viktigste elektriske parametrene til energikildene og deres innflytelse på stabiliteten og kontinuiteten til brenningen av lysbuen under sveising.
I den neste perioden, basert på forskning på statikken og dynamikken til prosessen i elektriske sveisemaskiner, ble det utviklet en klassifisering av sveisemaskinsystemer og -apparater og en enhetlig generalisert teori om sveisemaskiner ble opprettet.
Kjennetegn ved buesveiseprosessen
Prosessen med elektrisk lysbuesveising er et svært komplekst kompleks av fysiske, kjemiske og elektriske fenomener som oppstår kontinuerlig i alle stadier i ekstremt korte tidsperioder. Sammenlignet med konvensjonelle metallurgiske prosesser for smelting av metaller, er sveiseprosessen annerledes:
-
lite volum av badet med smeltet metall;
-
høye temperaturer ved metalloppvarming, som ved høye hastigheter og lokal oppvarming fører til høye temperaturgradienter:
-
en uadskillelig forbindelse mellom det påførte metallet og basismetallet, det sistnevnte er så å si en form for førstnevnte.
Således er det oppvarmede og smeltede metallet i et sveisebasseng med lite volum omgitt av en betydelig masse av basismetallet med lavere temperatur. Denne omstendigheten bestemmer selvfølgelig de høye hastighetene for oppvarming og avkjøling av metallet og bestemmer som et resultat arten og retningen til reaksjonene som finner sted i sveisebassenget.
Når det passerer gjennom buegapet, blir det smeltede tilleggsmetallet utsatt for atmosfæren til lysbuen ved svært høye temperaturer, noe som fører til oksidasjon av metallet og absorpsjon av gasser fra det, og aktivering av inerte gasser (hovedsakelig nitrogen) observeres i bue, hvis aktivitet er ubetydelig i konvensjonelle metallurgiske prosesser.
Det smeltede metallet i sveisebassenget utsettes også for en bueatmosfære, hvor det finner sted fysisk-kjemiske reaksjoner mellom metallet, dets urenheter og gasser som absorberes av det. Som et resultat av disse fenomenene har det avsatte sveisemetallet et økt innhold av oksygen og nitrogen, noe som, som kjent, reduserer metallets mekaniske egenskaper.
Når et metall går inn i en bue og forblir i en smeltet tilstand på stedet for urenheter i jernet, brenner så vel som legeringstilsetninger, noe som også forringer de mekaniske egenskapene til metallet. Gasser som dannes under forbrenning av urenheter, samt de som oppløses i metallet under størkningen av det smeltede metallet, kan føre til dannelse av hulrom og porer i det avsatte metallet.
Dermed gjør prosessene som skjer under sveising det vanskelig å oppnå høykvalitets sveisemetall. Disse vanskelighetene viste seg å være slik at det var umulig å oppnå en sveis med egenskaper nær egenskapene til sveisemetallet, som er hovedindikatoren på sveisekvaliteten, uten å ta spesielle tiltak.
Forbedring av buesveiseteknologi
Hovedtiltaket som økte kvaliteten og styrken til metallskjøter i eksisterende buesveisemetoder var bruken av spesielle belegg - belegg på elektrodene.
I den første perioden var funksjonen til slike belegg-belegg å lette antennelse og øke stabiliteten til lysbuen på grunn av deres ioniserende effekt. Senere, med utviklingen av tykke eller høykvalitetsbelegg, hvis funksjon, i tillegg til å øke stabiliteten til lysbuen, er å forbedre den kjemiske sammensetningen og strukturen til det avsatte metallet, er en betydelig økning i sveisekvaliteten. observert.
Utviklingen av spesialbelegg på elektroder har gjort det mulig de siste årene å spre bruken av grunnleggende metoder for sveising og skjæring av metaller under vann. I dette tilfellet er formålet med beleggene på elektrodene også (på grunn av deres langsommere brenning enn elektroden) å opprettholde et beskyttende skjold rundt lysbuen og å danne en boble der lysbuen brenner med gassene som frigjøres når beleggene brenner. .
Samtidig med forbedringen av kvaliteten på den sveisede forbindelsen observeres en økning i sveiseproduktiviteten, som ved manuell sveising oppnås ved å øke kraften til sveisebuen med en samtidig økning i diameteren til metallelektroden. En betydelig økning i kraft og en økning i størrelsen på elektrodene førte til utskifting av manuell sveising med automatisk.
De største vanskelighetene med automatisk sveising ble utløst av spørsmålet om elektrodebelegg-belegg, uten hvilke høykvalitetssveising under moderne krav er nesten umulig.
En vellykket løsning var å mate belegget av knust granulær fluss ikke til elektroden, men til basismetallet.I dette tilfellet brenner buen under et flukslag, takket være at varmen fra buen brukes mer effektivt, og sømmen er beskyttet mot eksponering for luft. Dette tillegget var en forbedring av den grunnleggende metallelektrodesveiseprosessen som i stor grad økte produktiviteten og forbedret sveisekvaliteten.
Evnen til å kontrollere den termiske tilstanden til metallene som skal sammenføyes ved hjelp av moderne energikilder for sveisebuen gjør det mulig å realisere alle overgangsformer for sammenføyningsprosessen fra plasten til den flytende, smeltede tilstanden til materialene. Denne omstendigheten åpner for nye muligheter for å koble ikke bare forskjellige metaller, men også ikke-metalliske materialer til hverandre.
Med forbedringen av teknologiske sveiseprosesser øker styrken og påliteligheten til sveisede strukturer. I den første perioden, da sveiseprosessen utelukkende ble utført manuelt, ble elektrisk lysbuesveising brukt i alle typer restaurerings- og reparasjonsarbeid.
Betydningen av elektrisk lysbuesveising som en av de viktigste og avanserte teknologiske prosessene for øyeblikket er ubestridelig. Erfaring med bruk av sveising i ulike bransjer har klart bevist at denne metoden for metallbearbeiding ikke bare gjør det mulig å spare metall (25 — 50%), men også betydelig fremskynde produksjonen av verk av alle typer metallkonstruksjoner.
Utviklingen av mekanisering og automatisering av prosessen, rettet mot en kontinuerlig økning i produktivitet, kombinert med en jevn økning i kvaliteten og styrken til sveising, utvider omfanget av bruken ytterligere.For tiden er elektrisk lysbuesveising den ledende teknologiske prosessen i produksjon av alle typer metallkonstruksjoner som opererer under statiske og dynamiske belastninger ved lave og høye temperaturer.
Andre interessante og nyttige artikler om elektrisk sveising:
Beskyttelsesgasser for sveising