Elektrinio lankinio suvirinimo plėtra
Lankinio suvirinimo istorija
Pirmasis praktinis pritaikymas vaivorykštė elektriniu metalų suvirinimu, gautu tik 1882 m., kai N. N. Benardosas Sankt Peterburge sukūrė „Metalų sujungimo ir atskyrimo metodą tiesioginiu elektros srovės veikimu“, kurį pavadino „electrohephaestus“.
Remiantis akademikų N. S. Kurnakovo, O. D. Khvolsono ir kitų išvada, šio metodo esmė ta, kad apdirbamas objektas prijungiamas prie vieno, o anglis – prie kito elektros šaltinio poliaus ir susidaro įtampos lankas tarp apdorojamo objekto ir anglys sukelia panašų poveikį kaip ir degiklio liepsna, kai metalas kaitinamas ir tirpsta. Į laikiklį įkišamas specialus anglies ar kitas laidus elektrodas ir lankas palaikomas ranka.
1888 - 1890 metais elektros lanko šilumos panaudojimo metalams suvirinimui būdą patobulino kalnakasybos inžinierius N.G.Slavjanovas, kuris anglies elektrodą pakeitė išskirtinai metaliniu ir sukūrė pusiau automatinį metalo elektrodo tiekimo įtaisą jo degimo metu ir palaikant lanką, kurį pavadino „lydykle“.
Būdų esmė elektrinis lankinis suvirinimas, sukurtas talentingų inžinierių-išradėjų N. N. Benardoso ir N. G. Slavjanovo darbo rezultatas, išlieka nepakitęs iki šių dienų ir gali būti apibūdinamas taip: elektros lankas, susidaręs tarp elektrodo ir prijungtų gaminio dalių, išlydo pagrindinę gaminį savo šiluma ir išlydo į lanko liepsnos zoną tiekiamą elektrodą – užpildo medžiagą, kuri išlydyto metalo lašelių pavidalu užpildo sandūrą ir susilieja su gaminio netauriuoju metalu. Šiuo atveju bendras lanko šilumos susidarymas reguliuojamas pasirenkant tinkamą režimą, kurio pagrindinis parametras yra srovė.
Praktikoje buvo atlikta ir atliekama daug metodų patobulinimų, kurie nekeičia procesų esmės, bet padidina jų praktinę vertę. Sukurtų suvirinimo būdų tobulinimas eina kartu su suvirinimo technologijos energetinių bazių plėtra suvirinimo kokybės ir našumo gerinimo kryptimi.
Pagrindinės sąlygos, prisidėjusios prie šios plėtros, buvo šios:
-
stabilaus lanko veikimo užtikrinimas;
-
gauti tinkamą ryšio kokybę ir stiprumą.
Pirmoji sąlyga buvo įvykdyta sukuriant energijos šaltinius, kurių charakteristikos nulemtos elektros lanko savybių suvirinimo sąlygomis.
Lankui, kaip pagrindiniam šildymo šaltiniui ir energijos vartotojui suvirinimo metu, būdinga dinaminė apkrova, kai laiko intervalais, matuojamais šimtosiomis sekundės dalimis, lanko grandinėje atsiranda staigūs elektros režimo pokyčiai.
Elektrodo tirpimas ir metalo pernešimas iš elektrodo į ruošinį sukelia staigius lanko ilgio svyravimus ir pasikartojančius lanko maitinimo šaltinio trumpuosius jungimus (iki 30 kartų per sekundę) labai trumpais intervalais. Šiuo atveju srovė ir įtampa nelieka pastovios, bet turi momentinius pokyčius nuo tam tikros vertės iki didžiausios ir atvirkščiai.
Tokie staigūs apkrovos pokyčiai sutrikdo elektros lanko sistemos pusiausvyros būseną – srovės šaltinis… Kad lankas ilgą laiką degtų esant tam tikram srovės dydžiui, neužgesdamas ir nevirstų kitomis elektros išlydžio formomis, būtina, kad lanką tiekiantis srovės šaltinis greitai reaguotų į pokyčius, vykstančius lanko režimą ir užtikrina stabilų jo veikimą.
Elektrinio suvirinimo inžinerijos kūrimo pradžioje tai buvo padaryta naudojant įmontuotus balastinius rezistorius, siekiant apriboti srovę ir nuosekliai nuraminti lanką pagrindinėje elektros mašinų grandinėje. Vėliau sukuriami specialūs galios šaltiniai su krentančiomis charakteristikomis ir maža magnetine inercija, kurie visiškai atitinka reikalavimus, kylančius iš suvirinimo lanko savybių.
Lygiagrečiai plėtojant elektrinio suvirinimo inžineriją, atliekami tyrimai, leidžiantys nustatyti pagrindinius lanko statinių charakteristikų suvirinimo sąlygomis parametrus ir ištirti optimalias sąlygas bei pagrindinius energijos šaltinių elektrinius parametrus ir jų įtaką. lanko degimo stabilumas ir tęstinumas suvirinimo metu.
Kitu laikotarpiu, remiantis proceso statikos ir dinamikos elektriniuose suvirinimo aparatuose tyrimais, buvo sukurta suvirinimo aparatų sistemų ir aparatų klasifikacija bei sukurta vieninga apibendrinta suvirinimo aparatų teorija.
Lankinio suvirinimo proceso charakteristikos
Elektrinio lankinio suvirinimo procesas yra labai sudėtingas fizinių, cheminių ir elektrinių reiškinių, nuolat vykstančių visuose etapuose per itin trumpą laiką, kompleksas. Lyginant su įprastais metalurginiais metalų lydymosi procesais, suvirinimo procesas skiriasi:
-
mažas vonios tūris su išlydytu metalu;
-
aukšta metalo šildymo temperatūra, kuri esant dideliam greičiui ir vietiniam kaitinimui sukelia aukštus temperatūros gradientus:
-
neatsiejamas ryšys tarp taikomo metalo ir netauriojo metalo, pastarasis yra tarsi forma pirmajam.
Taigi įkaitintą ir išlydytą metalą mažo tūrio suvirinimo baseine supa nemaža žemesnės temperatūros netauriojo metalo masė. Ši aplinkybė, be abejo, lemia didelius metalo įkaitimo ir aušinimo laipsnius ir dėl to lemia suvirinimo baseine vykstančių reakcijų pobūdį ir kryptį.
Išlydytas papildomas metalas, praeinantis per lanko tarpą, yra veikiamas lanko atmosferos esant labai aukštai temperatūrai, todėl metalas oksiduojasi ir iš jo absorbuojamos dujos, o inertinių dujų (daugiausia azoto) aktyvacija stebima. lankas, kurio aktyvumas įprastuose metalurgijos procesuose yra nereikšmingas.
Išlydytas metalas suvirinimo vonelėje taip pat yra veikiamas lanko atmosferos, kurioje vyksta fizikinės-cheminės reakcijos tarp metalo, jo priemaišų ir jo sugeriamų dujų. Dėl šių reiškinių nusodintame suvirinimo metale padidėja deguonies ir azoto kiekis, o tai, kaip žinoma, sumažina metalo mechanines charakteristikas.
Kai metalas pereina į lanką ir lieka išlydytas geležies priemaišų vietoje, dega legiruojantys priedai, o tai taip pat pablogina metalo mechanines savybes. Dujos, susidarančios degant priemaišoms, taip pat ištirpusios metale kietėjant išlydytam metalui, gali sukelti tuštumų ir porų susidarymą nusėdusiame metale.
Taigi suvirinimo metu vykstantys procesai apsunkina kokybiško suvirinimo metalo gavimą. Šie sunkumai pasirodė tokie, kad nesiimant specialių priemonių neįmanoma gauti suvirinimo siūlės, kurios charakteristikos būtų artimos suvirinimo metalo savybėms, o tai yra pagrindinis suvirinimo kokybės rodiklis.
Lankinio suvirinimo technologijos tobulinimas
Pagrindinė priemonė, padidinusi metalinių jungčių kokybę ir stiprumą esamais lankinio suvirinimo būdais, buvo specialių dangų – dangų ant elektrodų – naudojimas.
Pradiniu laikotarpiu tokių dangų-dangų funkcija buvo palengvinti užsidegimą ir padidinti lanko stabilumą dėl jų jonizuojančio poveikio. Vėliau, sukūrus storas arba kokybiškas dangas, kurių funkcija, be lanko stabilumo didinimo, yra pagerinti nusodinamo metalo cheminę sudėtį ir struktūrą, suvirinimo kokybė žymiai pagerėjo. Pastebėjus.
Specialių elektrodų dangų sukūrimas leido pastaraisiais metais plačiau naudoti pagrindinius metalų suvirinimo ir pjovimo metodus po vandeniu. Šiuo atveju elektrodų dangų paskirtis taip pat yra (dėl jų lėtesnio degimo nei elektrodas) išlaikyti apsauginį skydą aplink lanką ir sudaryti burbulą, kuriame lankas dega su dujomis, išsiskiriančiomis degant dangoms. .
Kartu su suvirintojo jungties kokybės gerėjimu pastebimas suvirinimo našumo padidėjimas, kuris rankinio suvirinimo metu pasiekiamas didinant suvirinimo lanko galią kartu padidinant metalinio elektrodo skersmenį. Dėl reikšmingo galios padidėjimo ir elektrodų dydžio padidėjimo rankinis suvirinimas buvo pakeistas automatiniu.
Didžiausius automatinio suvirinimo sunkumus kėlė elektrodų dangų-dangų klausimas, be kurių kokybiškas suvirinimas pagal šiuolaikinius reikalavimus yra beveik neįmanomas.
Sėkmingas sprendimas buvo susmulkinto granuliuoto srauto dangą paduoti ne į elektrodą, o į pagrindinį metalą.Tokiu atveju lankas dega po srauto sluoksniu, todėl lanko šiluma panaudojama efektyviau, o siūlė apsaugoma nuo oro poveikio. Šis papildymas buvo pagrindinio metalo elektrodo suvirinimo proceso patobulinimas, kuris labai padidino našumą ir pagerino suvirinimo kokybę.
Galimybė valdyti jungiamų metalų šiluminę būseną naudojant šiuolaikinius suvirinimo lanko energijos šaltinius leidžia realizuoti visas pereinamojo laikotarpio formas nuo plastiko iki skystos, išlydytos medžiagų būsenos. Ši aplinkybė atveria naujas galimybes tarpusavyje sujungti ne tik skirtingus metalus, bet ir nemetalines medžiagas.
Tobulėjant technologiniams suvirinimo procesams, didėja suvirintų konstrukcijų tvirtumas ir patikimumas. Pradiniu laikotarpiu, kai suvirinimo procesas buvo vykdomas išimtinai rankiniu būdu, elektros lankinis suvirinimas buvo naudojamas atliekant visų rūšių restauravimo ir remonto darbus.
Elektros lankinio suvirinimo, kaip vieno iš pagrindinių ir pažangių technologinių procesų, svarba šiuo metu yra neabejotina. Patirtis naudojant suvirinimą įvairiose pramonės šakose aiškiai įrodė, kad šis metalo apdirbimo būdas leidžia ne tik sutaupyti metalo (25 — 50%), bet ir žymiai pagreitinti visų tipų metalo konstrukcijų darbų gamybą.
Proceso mechanizavimo ir automatizavimo plėtra, kuria siekiama nuolat didinti našumą, kartu su nuolatiniu suvirinimo kokybės ir stiprumo didėjimu, dar labiau išplečia jo taikymo sritį.Šiuo metu elektrinis lankinis suvirinimas yra pirmaujantis technologinis procesas gaminant visų tipų metalines konstrukcijas, veikiančias veikiant statinėms ir dinaminėms apkrovoms esant žemai ir aukštai temperatūrai.
Kiti įdomūs ir naudingi straipsniai apie elektrinį suvirinimą:
Inverterio suvirinimo aparatai