Udvikling af lysbuesvejsning
Historien om buesvejsning
Første praktiske anvendelse en regnbue i elektrisk svejsning af metaller opnået først i 1882, da N.N. Benardos i St.
Ifølge konklusionerne fra akademikere N. S. Kurnakov, O. D. Khvolson og andre er essensen af denne metode, at det behandlede objekt er forbundet med den ene, og kullet til den anden pol af den elektriske kilde og spændingsbuen dannet mellem det behandlede objekt og kullet frembringer en handling svarende til den, der frembringes af en blæselampe, når metal opvarmes og smeltes. En speciel carbon- eller anden ledende elektrode indsættes i holderen, og lysbuen understøttes med hånden.
I 1888 - 1890 blev metoden til at bruge varmen fra en elektrisk lysbue til svejsning af metaller forbedret af mineingeniør N.G.Slavyanov, som udelukkende erstattede kulstofelektroden med en metal og udviklede en halvautomatisk anordning til at forsyne en metalelektrode under dens brænding og vedligeholdelse af lysbuen, som han kaldte en "smelter".
Essensen af måder elektrisk lysbuesvejsning, skabt som et resultat af arbejdet fra talentfulde ingeniører-opfindere N.N. Benardos og N.G. Slavyanov, forbliver uændret til denne dag og kan karakteriseres som følger: den elektriske lysbue dannet mellem elektroden og de tilsluttede dele af produktet smelter basismaterialet af produktet med sin varme og smelter elektroden, der leveres til lysbueflammezonen - et fyldmateriale, der i form af dråber af smeltet metal fylder krydset og smelter sammen med produktets basismetal. I dette tilfælde reguleres den samlede varmegenerering af lysbuen ved at vælge en passende tilstand, hvis hovedparameter er strømmen.
I den praktiske anvendelse er der foretaget og foretages talrige forbedringer i metoderne, som ikke ændrer essensen af processerne, men øger deres praktiske værdi. Udviklingen af de skabte svejsemetoder går sammen med udviklingen af svejseteknologiens energibaser i retning af at forbedre kvaliteten og produktiviteten af svejsning.
De vigtigste forhold, der bidrog til denne udvikling, var:
-
sikring af stabil drift af lysbuen;
-
opnå passende kvalitet og styrke af forbindelsen.
Den første betingelse blev opfyldt ved at skabe energikilder med karakteristika bestemt af egenskaberne af en elektrisk lysbue under svejseforhold.
Buen, som hovedkilden til opvarmning og forbruger af energi under svejsning, er karakteriseret ved en dynamisk belastning, hvor der med tidsintervaller målt i hundrededele af et sekund opstår skarpe ændringer i det elektriske regime i lysbuekredsløbet.
Afsmeltningen af elektroden og overførslen af metal fra elektroden til emnet forårsager skarpe udsving i lysbuens længde og gentagne kortslutninger af lysbuens strømkilde (op til 30 gange pr. sekund) med meget korte intervaller. I dette tilfælde forbliver strømmen og spændingen ikke konstant, men har øjeblikkelige ændringer fra en bestemt værdi til et maksimum og omvendt.
Sådanne pludselige ændringer i belastningen forstyrrer ligevægtstilstanden i det elektriske lysbuesystem — nuværende kilde… For at lysbuen skal brænde i lang tid ved en vis værdi af strømmen uden at slukke og ikke blive til andre former for elektrisk udladning, er det nødvendigt, at strømkilden, der forsyner lysbuen, hurtigt reagerer på ændringer, der sker i lysbuen lysbuens tilstand og sikrer dens stabile drift.
Tidligt i udviklingen af elektrisk svejseteknik blev dette gjort ved hjælp af indbyggede ballastmodstande for at begrænse strømmen og sekventielt berolige lysbuen i de elektriske maskiners hovedkredsløb. Efterfølgende skabes specielle strømkilder med faldegenskaber og lav magnetisk inerti, som fuldt ud opfylder de krav, der opstår fra svejsebuens egenskaber.
Parallelt med udviklingen af elektrisk svejseteknik udføres undersøgelser, der gør det muligt at etablere hovedparametrene for lysbuens statiske karakteristika under svejseforhold og at studere de optimale forhold og de vigtigste elektriske parametre for energikilderne og deres indflydelse på stabiliteten og kontinuiteten af afbrændingen af lysbuen under svejsning.
I den næste periode, baseret på forskningen i statikken og dynamikken i processen i elektriske svejsemaskiner, blev der udviklet en klassificering af svejsemaskinesystemer og -apparater, og en samlet generaliseret teori om svejsemaskiner blev skabt.
Karakteristika for buesvejseprocessen
Processen med elektrisk lysbuesvejsning er et meget komplekst kompleks af fysiske, kemiske og elektriske fænomener, der opstår kontinuerligt på alle stadier i ekstremt korte perioder. Sammenlignet med konventionelle metallurgiske processer til smeltning af metaller er svejseprocessen anderledes:
-
lille volumen af badet med smeltet metal;
-
høje temperaturer af metalopvarmning, som ved høje hastigheder og lokal opvarmning fører til høje temperaturgradienter:
-
en uadskillelig forbindelse mellem det påførte metal og det uædle metall, hvor sidstnævnte så at sige er en form for førstnævnte.
Således er det opvarmede og smeltede metal i et lille volumen svejsebad omgivet af en betydelig masse af basismetal med lavere temperatur. Denne omstændighed bestemmer naturligvis de høje opvarmnings- og afkølingshastigheder af metallet og bestemmer som et resultat arten og retningen af de reaktioner, der finder sted i svejsebadet.
Når det passerer gennem lysbuespalten, udsættes det smeltede ekstra metal for lysbuens atmosfære ved meget høje temperaturer, hvilket fører til oxidation af metallet og absorption af gasser fra det, og aktivering af inerte gasser (hovedsagelig nitrogen) observeres i bue, hvis aktivitet er ubetydelig i konventionelle metallurgiske processer.
Det smeltede metal i svejsebassinet udsættes også for en bueatmosfære, hvor der foregår fysisk-kemiske reaktioner mellem metallet, dets urenheder og gasser, der absorberes af det. Som et resultat af disse fænomener har det aflejrede svejsemetal et øget indhold af oxygen og nitrogen, hvilket som bekendt reducerer metallets mekaniske egenskaber.
Når et metal passerer ind i en bue og forbliver i en smeltet tilstand på stedet for urenhed i jernet, brænder såvel legeringstilsætninger, som også forringer metallets mekaniske egenskaber. Gasser dannet under forbrænding af urenheder, såvel som dem, der er opløst i metallet under størkning af det smeltede metal, kan føre til dannelse af hulrum og porer i det aflejrede metal.
Processerne under svejsningen gør det således vanskeligt at opnå svejsemetal af høj kvalitet. Disse vanskeligheder viste sig at være sådan, at det var umuligt at opnå en svejsning med egenskaber tæt på svejsemetallets egenskaber, som er hovedindikatoren for kvaliteten af svejsning, uden at tage særlige foranstaltninger.
Forbedring af buesvejseteknologi
Den vigtigste foranstaltning, der øgede kvaliteten og styrken af metalsamlinger i eksisterende lysbuesvejsemetoder, var brugen af specielle belægninger - belægninger på elektroderne.
I den indledende periode var funktionen af sådanne belægninger-belægninger at lette antændelse og øge stabiliteten af lysbuen på grund af deres ioniserende virkning. Senere, med udviklingen af tykke eller højkvalitetsbelægninger, hvis funktion, ud over at øge stabiliteten af buen, er at forbedre den kemiske sammensætning og struktur af det aflejrede metal, er en betydelig stigning i kvaliteten af svejsning. observeret.
Udviklingen af specielle belægninger på elektroder har gjort det muligt i de senere år at udbrede brugen af grundlæggende metoder til svejsning og skæring af metaller under vandet. I dette tilfælde er formålet med belægningerne på elektroderne også (på grund af deres langsommere brænding end elektroden) at opretholde et beskyttende skjold omkring lysbuen og at danne en boble, hvori lysbuen brænder med de gasser, der frigives, når belægningerne brænder .
Samtidig med forbedringen af kvaliteten af den svejste forbindelse observeres en stigning i svejseproduktiviteten, som ved manuel svejsning opnås ved at øge svejsebuens kraft med en samtidig stigning i metalelektrodens diameter. En betydelig stigning i effekt og en stigning i størrelsen af elektroder førte til udskiftning af manuel svejsning med automatisk.
De største vanskeligheder ved automatisk svejsning var forårsaget af spørgsmålet om elektrodebelægninger-belægninger, uden hvilken højkvalitetssvejsning under moderne krav er næsten umulig.
En vellykket løsning var at tilføre belægningen af knust granulært flux ikke til elektroden, men til basismetallet.I dette tilfælde brænder buen under et lag af flux, takket være hvilken varmen fra buen bruges mere effektivt, og sømmen er beskyttet mod udsættelse for luft. Denne tilføjelse var en forbedring af den grundlæggende metalelektrodesvejseproces, der i høj grad øgede produktiviteten og forbedrede svejsekvaliteten.
Evnen til at kontrollere den termiske tilstand af de metaller, der skal sammenføjes, ved hjælp af moderne energikilder til svejsebuen gør det muligt at realisere alle overgangsformer af sammenføjningsprocessen fra plastikken til den flydende, smeltede tilstand af materialerne. Denne omstændighed åbner op for nye muligheder for at forbinde ikke kun forskellige metaller, men også ikke-metalliske materialer til hinanden.
Med forbedringen af teknologiske svejseprocesser øges styrken og pålideligheden af svejsede strukturer. I den indledende periode, hvor svejseprocessen udelukkende blev udført manuelt, blev der brugt elektrisk lysbuesvejsning i alle former for restaurerings- og reparationsarbejder.
Betydningen af elektrisk lysbuesvejsning som en af de vigtigste og avancerede teknologiske processer i øjeblikket er ubestridelig. Erfaring med brug af svejsning i forskellige industrier har klart bevist, at denne metode til metalbearbejdning ikke kun giver mulighed for at spare metal (25 - 50%), men også betydeligt fremskynde produktionen af værker af alle typer metalstrukturer.
Udviklingen af mekanisering og automatisering af processen, rettet mod en kontinuerlig stigning i produktiviteten, kombineret med en konstant stigning i kvaliteten og styrken af svejsning, udvider anvendelsesområdet yderligere.I øjeblikket er elektrisk lysbuesvejsning den førende teknologiske proces i produktionen af alle typer metalstrukturer, der opererer under statiske og dynamiske belastninger ved lave og høje temperaturer.
Andre interessante og nyttige artikler om elektrisk svejsning:
Beskyttelsesgasser til svejsning