Каким образом преимущественно свариваются длинные швы 1000 мм: 404 Страница не найдена — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Каким образом преимущественно свариваются короткие швы

Все швы в зависимости от их длины разделяют на три категории:

1) от 250 до 300 мм — короткие швы;
2) от 300 до 1000 мм — швы средней длины;
3) от 1000 мм и выше — длинные швы.

Короткие швы сваривают от начала к концу шва в одном направлении. Швы средней длины следует сваривать участками, длина которых в зависимости от толщины свариваемого материала подбирается от 100 до 350 мм с таким расчетом, чтобы каждый участок мог быть сварен целым числом электродов (двумя, тремя и т. д.).

Сварку таких участков можно начинать в центре шва и вести по двум противоположным направлениям или каждый участок сваривать в одном направлении обратноступенчатым методом.

Длинные швы разбивают также на участки длиной 100—350 мм и сваривают одним из видов обратноступенчатого метода. Обратноступенчатый метод сварки применяют с целью уменьшения в сварных изделиях деформаций и напряжений.

Уменьшение деформаций при обратноступенчатом методе объясняется более равномерным распределением температуры нагрева металла, а также тем, что в этом случае деформации, возникающие при наложении двух соседних коротких швов, имеют противоположное направление. У многослойных швов большой длины все слои следует сваривать обратноступенчатым методом, а также применять метод сварки «горкой» или «каскадный» метод.

При методе сварки горкой на участке длиной 200—350 мм накладывают первый слой; после очистки его от шлака на него накладывают второй слой, по длине в два раза больший, чем первый, затем, отступив от начала второго слоя на 200—300 мм, производят наплавку третьего слоя и т. д. Заполнив горку, производят сварку в обе стороны от горки короткими швами тем же способом. Каскадный метод является разновидностью метода горки.

Способ сварки горкой обычно применяют при сварке листов толщиной свыше 20—25 мм с целью предотвращения образования в сварных швах трещин. Сварку швов обратноступенчатым методом и методом горки должны выполнять два сварщика, которые сварку начинают от середины шва и ведут по направлению к его концам.

Сварка кольцевых швов при длине шва более 500 мм выполняется также обратноступенчатым методом.

Сварка швов различной протяженности — Энциклопедия по машиностроению XXL

Способы сварки швов различной протяженности. Все [c.103]

Сварка швов различной протяженности. По протяженности швы разделяют па короткие (300—350 мм), средние (350—ЮОО мм) и длинные (свыше 1000 мм). [c.281]

Сварка швов различной протяженности [c.118]

Сварка швов различной протяженности. По протяженности щвы разделяют на короткие (300…350 мм), средние (350…1000 мм) и длинные (>1000 мм). [c.112]

Рис. 4.6. Схемы сварки швов различной протяженности

Сварка швов различной протяженности. При сварке швов большой протяженности применяют специальные методы, обеспечивающие наименьшие сварочные деформации и напряжения (см. гл. XII). [c.114]

Системы косвенного действия для направления электрода по стыку получили относительно небольшое распространение из-за малой их универсальности, сложности и чувствительности к различным внешним помехам. Они применяются главным образом в массовом производстве, в специализированных установках и аппаратах (при сварке труб, при сварке швов большой протяженности и др.). [c.407]

В зависимости от протяженности шва, толщины и марки металла, жесткости конструкции и т.д. применяют различные приемы последовательности сварки швов и заполнения разделки (рис. 3.21). Они позволяют уменьшить деформации и остаточные сварочные напряжения. Сварку напроход обычно применяют при сварке коротких швов (до 500 мм). Швы длиной до 1000 мм лучше сваривать от середины к концам или обратноступенчатым методом. При последнем способе весь шов разбивают на участки по (50. .. 200 мм, которые должны быть кратны длине участ- [c.103]

Механизированная сварка неплавящимся электродом без присадочной проволоки применяется для соединения в стык различных металлов толщиной от 1 до 3 мм при односторонней сварке и от 1 до 6 мм при двухсторонней сварке, а с отбортовкой кромок — толщиной от 0,5 до 2 мм. Этот способ целесообразен для выполнения швов большой протяженности в нижнем положении и однотипных швов при серийном и массовом изготовлении изделий. [c.158]

Из таблицы видно, что при почти одинаковой общей ширине зоны сплавления, которая определялась одинаковыми условиями сварки, аустенитно-мартенситная зона / и чисто мартенситная зона 2 (см. рис. 11.2) получаются для разных швов различными. Наименьшей по протяженности она оказывается там, где был металл шва на никелевой основе с наиболее стабильным аусте-нитным состоянием. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что во всех случаях мартенситная зона оказывалась больше аустенитно-мартенситной. По-видимому, это проис.ходило за счет распада образовавшегося в сплавлении недостаточно стабильного аустенита при охлаждения до температуры —196 С. [c.310]

Большинство нестандартного технологического оборудования является листовыми сварными конструкциями. К ним относят сосуды цилиндрические без внутренних устройств и с внутренними устройствами (сборники, баки, отстойники, ресиверы, цистерны, вакуум-приемники, маслоотделители, мерники и пр.), аппараты со сложными внутренними устройствами, металлические обшивки оборудования и т. п. Эти конструкции изготавливают преимущественно из листового металла. Они имеют продольные и кольцевые швы значительной протяженности и легче поддаются механизации сварки. Сварку на монтаже приходится выполнять в различных пространственных положениях. К швам, как правило, предъявляют высокие требования. Они должны быть не только прочными, но и плотными. Сварные соединения имеют различную конфигурацию, которая оказывает большое влияние на эффективность газовой защиты. Наиболее надежная защита обеспечивается при сварке угловых соединений с внутренней стороны угла, т. е. в лодочку , а — также при сварке стыковых и нахлесточных соединений. При сварке швов бортовых соединений и внешних угловых швов надежная защита расплавленного металла не обеспечивается. Для улучшения газовой защиты в этих случаях иногда используют специальные съемные щитки. [c.102]

Средства управления режимом сварки. При сварке швов в разных пространственных положениях требуются различные значения параметров режима сварки. Для ряда ответственных изделий требуется изменять параметры режима на протяжении одного и того же шва. Наиболее часто встречающаяся задача управления режимом сварки состоит в следующем изменении параметров в начале сварки от нулевых до заданных значений поддержании значений параметров на протяжении сварки в заданных пределах уменьшении значений параметров от номинальных до нулевых в конце сварки. [c.175]

В зависимости от протяженности шва, материала, требований к точности и качеству сварных соединений сварка таких швов может выполняться различно (рис. 39). [c.69]

В процессе проектирования сварной конструкции особое внимание должно уделяться методу сварки, выбор которого в значительной степени определяет качество изделия и трудоемкость его изготовления. Для сварных конструкций турбин характерны две особенности — сложность конфигурации свариваемых изделий при относительной малой протяженности сварных швов и широкое применение различных легированных сталей. Эти обстоятельства определили преимущественное применение в настоящее время для сварки основных узлов — ручной дуговой сварки качественными [c.71]

К листовым конструкциям относятся различные резервуары и сосуды для хранения жидкостей и газов, кожуха доменных и цементных печей, бункера, настилы и т. д. Для изготовления листовых конструкций используют прокатный листовой мегалл. При сварке листовых конструкций применяются соединения стыковые и нахлесточные. Характерной особенностью листовых конструкций является наличие соединений с большой протяженностью сварных швов. [c.133]

Ручную сварку рационально применять для коротких швов, расположенных в различных пространственных положениях и при мелкосерийном характере производства. На монтаже применение ручной сварки оправдано при небольшом объеме работ даже для более протяженных швов. Целесообразно Использовать ручную сварку при ремонте. [c.108]

Требования к качеству сварных швов, выполненных различными видами сварки, допустимость дефектов и их комбинаций, а также протяженность соединений, подлежащих контролю, установлены соответствующими стандартами или техническими условиями на сварные изделия. [c.118]

Для сварки пленок фторопласта-4 могут быть использованы различные приспособления и машины термоимпульсного типа (МСП-21, МСП-13), а также машины МСП-4 и МСП-5у, обеспечивающие двусторонний нагрев свариваемого материала. Импульсные приспособления и машины позволяют сваривать замкнутые емкости на машинах МСП-4 и МСП-5у можно осуществлять сварку непрерывных протяженных швов. [c.46]

Наибольшее применение имеет автоматическая сварка под флюсом, которой соединяются листы различных толщин обечаек, днищ, корпусов и других деталей аппаратов, имеющих значительную протяженность сварных швов. Данная сварка характеризуется большой производительностью, высоким качеством, механизацией процесса и низкой стоимостью. [c.93]

Сварка швов различной протяженности и толщины. По протяженности швы делятся на короткие (до 300 мм), средней длины (300—1000 мм) и длинные (более 1000 мм). Короткие швы сваривают от начала до конца в одном направлении. Швы средней длины сваривавдт [c.118]

Рис. 60. Сварка швов различной протяженности а — от середины к краям шва б — обратно-ступенчатым способом от одного конца шва к другому в, г — обратно-ступенчатым способом от середины к краям шва д — обрягно-ступенчатым способом от середины к краям шва вразбивку

В зависимости от протяженности шва, то.ищины и марки металла, жесткости конструкции и т. д. применяют различные приемы последовательности сварки швов и заполнения разделки (рис. 20). Сварку напроход обычно применяют при сварке коротких швов (до 500 мм). Швы длиной до 1000 мм лучше сваривать от середины к концам или обратноступенчатым методом. При последнем способе весь шов разбивают на участки по 150—200 мм, которые должны быть кратны длине участка, наплавляемого одним электродом. Сварку швов в ответственных конструкциях большой толщины выполняют блоками, каскадом или горкой, что позволяет влиять на структуру металла шва и сварного соединения и его механические свойства. [c.27]
При автоматической и полуавтоматической сварке закрытой дугой обычных сталей применяются в основном плавленые флюсы-силикаты. Современные плавленые флюсы не дают возможности осуществить легирование металла шва. При сварке углеродистых сталей, как известно, максимальный переход кремния или марганца из флюса в сварной шов, происходящий в результате взаимодействия жидких металла и шлака, не превышает нескольких десятых долей процента. На протяжении ряда лет неоднократно предпринимались попытки решить задачу легирования шва через флюс, т. е. создания легирующих флюсов. С этой целью предлагались механические смеси флюсов с соответствующими ферросплавами однако они не нашли применения вследствие неравномерного легирования швов, обусловленного сепарацией тяжелых крупинок ферросплавов от легких зерен флюса. Составные неплавленые флюсы, предложенные К. К. Хреновым и Д. М. Кушнеро-вым и получившие название керамических, не имеют их недостатков. В принципе можно создать керамический флюс такого состава, который обеспечил бы необходимый состав, структуру и легирование швов такими легкоокисляющимися элементами, как алюминий, титан, цирконий и др. Однако этот способ легирования шва при сварке жаропрочных сталей и сплавов нельзя признать достаточно надежным по следующим причинам. Степень легирования шва находится в прямой зависимости от соотношения количеств расплавляемых дугою металла и флюса (шлака). При автоматической сварке закрытой дугой это соотношение в несколько раз больше, чем при сварке открытой дугой, и целиком определяется режимом сварки — напряжением и током дуги. Чем больше напряжение дуги, чем ниже ток и скорость сварки, тем относительно больше плавится шлака, тем интенсивнее переход примесей из шлака в металл или из металла в шлак. При выполнении швов различного типа и калибра неизбежно приходится изменять режим сварки. Изменения величины тока или напряжения дуги, [c.61]

Из механизированных способов сварки в монтажиых оргэ низа циях применяют полуавтоматическую и. автоматическую сварку под флюсом. Этот способ сварки наиболее эффективен при изготовлении и монтаже конструкций с большой протяженностью швов различного рода цилиндрических аппаратов, цементных вращающихся печей, диффузионных аппаратов, абсорбционных башен, узлов трубопроводов больших диаметров и т. п. [c.3]

Для поверхностной кислородной резки стали используются резаки, позволяющие направить струю режущепо кислорода под очень малым углом к поверхности металла, и поэтому она только скользит по поверхности, не углубляясь в металл. Такими резаками производится выборка на поверхности металла канавок различной ширины, глубины и протяженности при работе по удалению пороков стального литья, ремонтных работах, вьврезке дефектных сварных швов, раздел1ке кромок под сварку и т. д. Применяются резаки, предназначенные для резки с использованием в качестве горючих газов для подопревающего пламени дешевых природных газов метана, городских газов типа московского, коксовых газов и т. д. От резаков типа УР они отличаются диаметрами отверстий в наружных мундштуках, размерами инжектора и смесительной камеры и большими диаметрами проходных каналов в головке резака. Такие резаки обеспечивают резку малоуглеродистой стали толщиной от 5 до 200 мм и снабжаются сменными мундштуками для резки стали различной толщины [c.348]

Дуговая сварка в углекислом газе может быть выполнена неплавящимся угольным и плавящимся металлическим электродами. Последняя находит наибо-ньшее применение. Сравнительная дешевизна углекислого газа, высокое качество сварных швов при правильно выбранной технологии сварки, а также ряд технологических преимуществ открывают этому способу широкие перспективы в различнь1х отраслях машиностроения и строительства. Дуговая сварка в углекислом газе оказывается особенно целесообразной при изготовлении изделий из тонкого металла и различных малогабаритных деталей. Этот способ также внедряют при сварке соединений из толстого металла со швами небольшой протяженности и различной формы, расположенными в разных плоскостях. Указанным способом удается механизировать сварку вертикальных [c.201]

Описанные выше опорные устройства применяются при выполнении стыковых ЩВО1В сравнительно большой протяженности. При выполнении различных коротких и фигурных стыковых швов держатель обычно находится на весу, т. е. не имеет ни костыля, ни опорных роликов, ни других приспособлений для опирания о изделие. Небольшое и плавное изменение расстояния между мундштуком держателя и плоскостью свариваемого изделия практически мало сказывается на режиме и устойчивости процесса сварки. Навык подбора и поддерживания указанного расстояния приобретается быстро. Величина вылета электродной проволоки из наконечника мундштука должна находиться в пределах 15—25 мм. При меньшем вылете возможно подплавле-ние наконечника, при большем ухудшается формирование шва. [c.289]

Рациональная область применения дуговой сварки покрытыми электродами — изготовление констрз щий из металлов с толщиной соединяемых элементов более 2 мм при небольшой протяженности швов, расположенных в труднодоступных местах и различных пространственных положениях. [c.188]

Каким образом преимущественно свариваются короткие швы 250 350 мм?

Способы выполнения швов зависят от их длины и толщины свариваемого металла. Условно считают швы длиной до 250 мм короткими, длиной 250—1000мм — средними и более 1000мм—длинными.
Короткие швы обычно сваривают на проход (рис.1, а). Швы средней длины сваривают либо на проход от середины к краям (рис.1, б), либо обратно-ступенчатым способом (рис.1, в). Длинные швы также свариваются обратно-ступенчатым способом, или участками вразброс.

рис.1. Способы выполнения сварных швов по длине
а — на проход; б — от середины к краям; в — обратно-ступенчатый; г — обратно-ступенчатый от середины к краям
Сущность сварки обратно-ступенчатым способом заключается в том, что весь шов разбивается на короткие участки, длиной от 100 до 300мм и сварка на каждом отдельном участке выполняется в направлении, обратном общему направлению сварки (рис. 1, в и г) с таким расчетом, чтобы окончание каждого данного участка совпадало с началом предыдущего.
В некоторых случаях при определении длины ступени за основу принимают участок, который можно заварить электродом с тем, чтобы переход от участка к участку совместить со сменой электрода.
Сварка обратно-ступенчатым способом применяется с целью уменьшения сварочных деформаций и напряжений.

рис.2. Способы заполнения разделки по сечению
а — слоями; б — валиками; в — размеры разделки и сечение наплавленного металла
I, II, III… — слои; 1,3,3… — валики.
При сварке металла большой толщины шов выполняется за несколько проходов. При этом заполнение разделки может производиться слоями (рис.2, а) или валиками (рис 2, б). При заполнении разделки слоями каждый слой шва выполняется за один проход. При заполнении разделки валиками в средней и верхней частях разделки каждый слой шва выполняется за два или более проходов, путем наложения отдельных валиков. С точки зрения уменьшения деформаций из плоскости первый способ предпочтительнее второго. Однако при сварке стыковых швов не всегда удобно выполнять очень широкие валики в верхней и средней частях разделки. Поэтому на практике 1-й способ чаще применяется при сварке угловых швов, 2-й — стыковых.
При сварке толстого металла выполнение каждого слоя на проход (фиг. 116, а) является нежелательным, так как это происходит к значительным деформациям, а также может привести к образованию трещин в первых слоях. Образование трещин вызывается тем, что первый слой шва перед наложением второго слоя успевает полностью (или почти полностью) остыть. Вследствие большой разницы в сечениях наплавленного слоя и свариваемого металла все деформации, возникающие при остывании неравномерно нагретого металла, сконцентрируются в металле шва. При этом запас пластичности может оказаться недостаточным, что приведет к трещинообразованию.
Для предотвращения образования трещин заполнение разделки при сварке толстого металла следует производить с малым интервалом времени между наложением отдельных слоев. Это достигается применением каскадного метода заполнения разделки (рис.3, б), или заполнения разделки горкой (рис.3, б).

рис.3. Способы заполнения разделки подлине
а — на проход; б — каскадный; в — горкой
При каскадном способе заполнения разделки весь шов разбивается на короткие участки и сварка осуществляется таким образом, что по окончании сварки слоя на данном участке, не останавливаясь, продолжают выполнение следующего слоя на соседнем участке и т. д., как это схематично представлено на рис.3, б.
При этом каждый последующий слой накладывается на неуспевший еще остыть металл предыдущего слоя. Сварка горкой является разновидностью каскадного способа. Обычно сварка горкой ведется от середины шва к краям одновременно двумя сварщиками, как это схематично представлено на рис.3, в.
Если по окончании шва сразу оборвать дугу, то образуется незаполненный металлом кратер, который ослабляет сечение шва и может явиться началом образования трещин. Поэтому при окончании шва всегда должна производиться заварка кратера, которая осуществляется сваркой в течение некоторого времени без перемещения электрода вдоль свариваемых кромок, а затем постепенным удлинением дуги до ее обрыва.

Обратноступенчатый способ сварки

Pereosnastka.ru

Сварка швов различной протяженности

Категория:

Сварка металлов

Сварка швов различной протяженности

Сварные швы по протяженности делят на три группы. Протяженность сварных швов имеет большое значение для выбора порядка их выполнения.

Короткие швы сваривают способом «на проход», т. е. непрерывным движением дуги от одного конца шва к другому в одном направлении. При многослойной сварке каждый последующий слой накладывают в направлении, противоположном предыдущему.

Швы средней длины сваривают от середины шва к краям, либо обратноступенчатым способом. Такой порядок наложения швов уменьшает внутренние напряжения и деформации. Деформации, возникающие при наложении двух соседних коротких швов, имеют противоположное направление.

Обратноступенчатый способ сварки заключается в том, что весь шов разбивают на участки длиной 200—300 мм (ступени). Длину участка выбирают такой, чтобы провести сварку целым числом электродов. При сварке тонкого металла участки делают короче, при сварке более толстого — длиннее. Сварку каждого участка (ступени) ведут в направлении, обратном общему направлению сварки. Обратноступенчатый способ сварки имеет несколько разновидностей. Швы средней длины сваривают обратноступенчатым способом от одного конца шва к другому. Сварка каждой ступени производится в направлении предыдущего сваренного участка таким образом, что конец каждой ступени сваривают с началом предыдущей.

Швы большой протяженности сваривают обратноступенчатым способом от середины к краям. Если сварку выполняет один сварщик, то он накладывает швы в очередности, показанной на рис. 1 в.

Рис. 1. Сварка швов различной протяженности: а — от середины к краям шва; б — обратно-ступенчатым способом от одного конца шва к другому; в, г — обратно-ступенчатым способом от середины к краям шва; д — обрагно-ступенчатым способом от середины к краям шва вразбивку

Способ, показанный на рис. 60 д, предпочтителен, называется он так: обратноступенчатый способ сварки от середины к краям шва вразбивку. Если сварку выполняют два сварщика, то они накладывают швы в очередности, показанной на рис. 1 г.

При сварке обратноступенчатый способом многослойных швов концы участков (ступеней) в смежных слоях не должны совпадать, и их необходимо сдвигать на 15—20 мм, Это делают потому, что в точках начала и конца швов наиболее вероятно появление дефектов (непроваров, шлаковых включений). Каждый последующий слой следует выполнять в направлении, противоположном предыдущему.

Читать далее:

Сварка металла малой толщины

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Обратноступенчатый способ сварки применяют для однослойных и многослойных швов. [1]

Сварка узлов металлоконструкций. [2]

При многослойном обратноступенчатом способе сварки начала и концы отдельных ступеней в каждом проходе следует смещать относительно предыдущих на 20 — 40 мм. [3]

При сварке длинных швов листовых конструкций применяют обратноступенчатый способ сварки. [4]

Способ, показанный на рис. 60 д, предпочтителен, называется он так: обратноступенчатый способ сварки от середины к краям шва вразбивку. [5]

Выверка осей обечаек при сборке. [6]

Для избежания возникновения значительных деформаций необходимо соблюдать следующие правила: применять электроды большого диаметра и большие величины тока; вести сварку одновременно двумя сварщиками; применять обратноступенчатый способ сварки. [7]

При автоматической сварке однослойных швов любой длины и при сварке коротких швов ( до 300 мм) вручную их заваривают от начала до конца — напроход. При обратноступенчатом способе сварки весь шов разбивают на отдельные участки длиной 100 — 300 мм. [9]

Во время сварки и особенно наплавки необходимо избегать непрерывного подвода тепла в одном направлении. Для этой цели используется обратноступенчатый способ сварки, сварка и наплавка вразброс. При наплавке больших поверхностей их разбивают на ряд равносторонних треугольников или прямоугольников с длиной сторон 130 — 150 мм. Каждую из таких маленьких площадок наплавляют паралелельными валиками, но при переходе от площадки к площадке направление наплавляемых валиков изменяют. Рекомендуется наплавка с перерывами. В этом случае исключается возможность непрерывного и интенсивного нарастания внутренних напряжений и деформаций. [10]

Сварку ведут от центра к краям. Лучшие результаты получаются при обратноступенчатом способе сварки. [11]

При монтаже решетчатых металлических конструкций монтажные швы сваривают ручной электродуговой сваркой, полуавтоматической порошковой проволокой и в защитной среде углекислого газа. При сварке рельсов подкрановых путей применяют ванную сварку. При этом сварку низкоуглеродистых сталей выполняют во всех пространственных положениях электродами Э42, Э42А, Э46 и Э50 с применением существующих приемов и технологии ручной электродуговой сварки — поперечного колебания электрода поперек угла раскрытия шва, обратноступенчатого способа сварки длинных швов, сварки горкой и каскадным методом, а также сварки углом назад и вперед. Сварку порошковой проволокой применяют только в нижнем положении. [12]

Длину участка выбирают такой, чтобы провести сварку целым чис — Лом электродов. При сварке тонкого металла участки делают короче, при сварке более толстого — длиннее. Сварку каждого участка ( ступени) ведут в направлении, обратном общему направлению сварки. Обратноступенчатый способ сварки имеет несколько разновидностей. Швы средней длины сваривают обратноступенчатым способом от одного конца шва к другому. Сварка каждой ступени производится в направлении предыдущего сваренного участка таким образом, что конец каждой ступени сваривают с началом предыдущей. [13]

Можно также взять флюс, состоящий из смеси 50 % буры и 50 % борной кислоты или 80 % буры и 20 % окиси кремния. Флюс замешивается на воде до консистенции сметаны. На кромки изделия он наносится за 15 — 20 мин до сварки. Наносить флюс необходимо с лицевой и с обратной сторон кромок. Для уменьшения коробления применяется обратноступенчатый способ сварки, причем начинают сварку на расстоянии 75 — 100 мм от края изделия. Желательно также св-арку вести на медной или стальной подкладке, что усиливает отвод тепла от шва. Сварку следует вести быстро и в один проход, колебаний проволокой не производить. Сварочная ванна должна быть покрыта тонким слоем шлака, а конец проволоки — погружен в ванну. Сварка производится как левым, так и правым способами. [14]

После приемки узлов конденсатора-холодильника производят сортировку узлов и деталей ящика с учетом последовательности их сборки и монтажа. Сборку ящика начинают со сборки днища. Листы днища собирают встык с зазором 3 — 4 мм на прихватках через 300 — 400 мм. По окончании сборки днища листы днища сваривают с применением главным образом полуавтоматической или автоматической сварки. Швы сваривают без разделки кромок на остающейся стальной подкладке толщиной 2 — 3 мм и шириной 300 — 400 мм, которую прихватывают перед стыковкой листов. Сварку ведут от центра к краям. Лучшие результаты получаются при обратноступенчатом способе сварки. [15]

Страницы: 1

www.ngpedia.ru

Железная лаборатория

Автор Сварщик | 13 января 2011

Сварочные напряжения и деформации иметь в стальных конструкциях нежелательно, так как слишком большие сварочные напряжения могут стать причиной появления трещин в швах, с переходом их на основной металл. Деформации искажают геометрическую форму элементов, что приводит либо к снижению их прочности, либо усложняет монтаж. Полностью устранить сварочные напряжения и деформации невозможно. Изучение характера и причин образования сварочных напряжений и деформаций позволило разработать мероприятия значительно снижающие их. При сборке и сварке необходимо выполнять следующие основные конструктивные и технологические мероприятия. 1. В проектах стальных конструкций не следует назначать завышенное сечение сварных швов. Раскрытие фасок в стыковых швах должно быть минимально допустимым по техническим условиям. Во время сварки нельзя допускать увеличения сечения швов по сравнению с проектом. 2. При сварке листовых конструкций нужно применять преимущественно стыковые швы, а не нахлесточные, так как в нахлесточных швах неравномерно распределяется силовой поток. 3. Швы необходимо располагать симметрично относительно центральной оси элемента, чтобы сварочные напряжения могли уравновешиваться. 4. Части конструкций, геометрическая форма которых должна быть сохранена без искажения, надо закреплять для сварки в жестких кондукторах и приспособлениях, в которых они должны находиться до полного остывания изделия. 5. В случаях несимметричного расположения швов относительно центральной оси изделия конструкциям или деталям нужно придавать предварительные выгибы, противоположные тем, которые образуются после сварки.

6. Сварку длинных швов производят обратноступенчатым способом. Шов делят на участки длиной 150—200 мм. При однослойном шве сварку ведут от середины к концам отдельными участками, как указано на рисунке, сварку многослойных швов выполняют каскадами.

а — обратноступенчатый способ, б — сварка каскадом

7. При сварке стыка в прокатных двутавровых балках и швеллерах надо сначала заваривать стенку, а затем полки. 8. При сварке труб, состоящих из нескольких обечаек, в первую очередь должны завариваться продольные стыки и только после этого заваривать кольцевые швы. 9. При сборке стержней Н-образного сечения необходимо сначала собрать отдельно стенки и полки деталей, из которых они состоят, заварить стыки, зачистить на полках швы в местах примыкания стенки и только после этого собирать из листов стержни элемента. 10. При заварке стыка в стержнях двутаврового составного сечения следует продольные швы, прикрепляющие полки к стенке стержня, не доводить до стыка на 500—700 мм. Сначала заваривают стык вертикальной стенки, затем сваривают стыки полок и в последнюю очередь заваривают участки швов, соединяющих стенку с полками.

11. При приварке уголков решетки к фасонкам или к поясным уголкам в решетчатой конструкции надо вести сварку в направлении к концу уголка, как указано стрелками на рисунке.

а — заварка стыка в листовом стержне Н-образного сечения, б — приварка уголков в узле фермы

12. Приварку ребер жесткости следует вести от середины к концам. 13. Заварку трещины в металле следует вести только после предварительной подготовки ее к заварке. Сначала надо трещину максимально раскрыть. Существует два способа раскрытия трещины: механический и тепловой. В обоих случаях в конце шва засверливается два отверстия, чтобы устранить концентрацию напряжений и не допустить дальнейшее распространение трещины.

При механическом способе раскрытия трещины с обеих ее сторон приваривают по два уголка, которые с наибольшим усилием стягивают болтами. При этом в зоне трещины возникают упругие растягивающие напряжения. Затем трещину заваривают и болты снимают, в результате чего раздвинутые кромки трещины беспрепятственно смещаются в первоначальное положение при одновременной усадке остывающего шва.

а — механический способ раскрытия трещины, б — тепловой способ раскрытия трещины

Тепловой способ заключается в раскрытии трещины путем нагрева до температуры 150—200° участка металла за концами трещины. Нагрев производится газовыми горелками. Металл в нагретых зонах стремится расшириться, в зоне трещины создаются сжимающие напряжения, вследствие чего кромки трещины расходятся. Нагревая металл, необходимо следить, чтобы кромки трещины не нагревались. Охлаждение кромок производится прикладыванием влажных асбестовых жгутов. После заварки трещины шов остывает одновременно с нагретыми участками металла. Кромки трещины сближаются, снижая напряжение в сокращающемся шве.

загрузка…

iron-lab.ru

Особенности выполнения обратноступенчатого способа сварки швов

Одним из оснований деления сварочных швов на виды является их длина (протяженность). Этот показатель очень важен, так как от него зависит определение порядка их выполнения. По этому основанию швы можно разделить на три группы: швы короткой, средней и большой длины.

Виды швов в зависимости от длины (протяженности)

Короткие швы имеют длину до 300 мм. Средняя длина шва составляет от 300 до 1000 мм. Швы длиной более 1000 мм называют длинными или швами большой протяженности. Каждый вид имеет свои особенности, о которых нужно знать в процессе сварочных работ.

Короткие сварные швы варятся в одном направлении. Средние швы разделяются на несколько зон, каждая из которых сваривается в направлении, противоположном предыдущему. В этом случае нужно выбрать такую длину зоны, чтобы на ней можно было использовать от двух до четырех электродов. Для варки средних по протяженности швов может использоваться обратноступенчатый способ сварки. Использование длинных швов происходит в резервуаростроении, судостроении. В этом случае также используется обратноступенчатая сварка.

Обратноступенчатая сварка используется для минимизации сварочных деформаций и напряжений при сварочных работах со швами средней и большой длины, а также во избежание коробления деталей.

Напряжения и деформации

Чтобы знать для каких целей необходимо сводить к минимуму появление напряжений и деформаций, нужно понимать, что означают эти понятия. Известно, что все металлы при нагреве расширяются, а при остывании — сжимаются. Напряжения – это силы, которые приложены к одной единице площади детали (как поверхности, так и поперечного сечения). Деформация – это изменение формы и/или размеров изделия под воздействием температурных изменений и/или механических и иных воздействий.

Напряжения внутри изделия при сварке возникают в результате неравномерного нагревания, охлаждения или литейной усадки сварочной ванны в жидком состоянии. Этот процесс характерен как для черных, так и для цветных металлов. Литейная усадка сварочной ванны приводит к остаточным напряжениям и деформациям в тех частях металла, которые прилегают ко шву. Такое может произойти из-за того, что при остывании сварочной ванны, она становится меньше, сужается в объеме, и начинает растягивать ближние слои металла. В этом случае изделие может быть деформировано и впоследствии стать некачественным. То есть, деформация является последствием неправильной работы сварщика и большого количества внутренних напряжений. Если работу осуществлять правильно, внутренние напряжения будут присутствовать, однако, их показатели не будут выходить за рамки установленной нормы и это не вызовет деформацию изделия.

Деформации подразделяются на несколько видов: упругая и остаточная (пластическая). Упругая деформация появляется при нагреве и приложении определенного количества силы на изделие, и пропадает, когда деталь либо остывает, либо прекращается воздействие силы. При остаточной деформации, возврат детали в первоначальную форму не происходит. Деформации увеличиваются на швах длинной протяженности и большого сечения.

Главный способ устранить деформацию – варить изделие в кондукторах. Кондуктор – это специальное приспособление для фиксации изделия. Это называется методом предварительного изгиба. Он широко применяется для деформаций, возникающих при варке угловых швов и сварке внахлёст. Если в качестве деталей для сварки выступают металлические листы, их выгибают в сторону, обратную предполагаемой деформации.

Обратноступенчатая сварка используется для однослойных и многослойных швов. При работе с многослойными швами начала и окончания каждой ступени в проходе нужно смещать по отношению к предыдущим на 20-40 мм. Шов разделяют на отдельные части длиной 100-300 мм. Обратноступенчатая сварка требует использования больших в диаметре электродов и работы с повышенными величинами и показателями электрического тока. Схема работы такова, что каждый новый участок должен свариваться новым электродом и в направлении, противоположном предыдущему. В зависимости от этого и происходит определение размера участка, на которые будет разделятся сварной шов.

Обратноступенчатая сварка бывает нескольких разновидностей: от середины к краям и вразброс.

Как и при любом сварочном процессе, обратноступенчатый способ сварки требует соблюдения правил электробезопасности. Важно знать, что можно использовать в качестве обратного провода. Обратный провод – это провод, соединяющий свариваемое изделие со сварочным аппаратом. В качестве него можно использовать гибкие провода или стальные шины.

svarkaed.ru

Котельное оборудование

Паровые котлы с давлением пара более 0,07МПа и водогрейные котлы с температурой воды выше 115 градусов С.

Уровень 1.

Способ сварки: РД

1. Какие марки электродов следует применять при изготовлении мембраны фланцевого разъёма ПВД?

3. УОНИ-13/55, ТМУ-21У.

2. Электроды какого диаметра допускаются использовать для сварки корня шва при изготовлении мембраны фланцевого разъёма ПВД?

1. 2,5-3мм.

3. За сколько проходов следует выполнять приварку угловым швом мембраны к поверхности фланца ПВД?

1. 2-3 прохода.

4. За сколько проходов следует производить сварку мембран между собой?

3. 3.

5. На каком расстоянии от продольно-радиального шва сватки сегментов мембраны между собой наносится клеймо сварщика?

1. 20мм.

6. Какой может быть усиление сварного шва труб, сваренного в потолочном положении, относительно высоты усиления шва, сваренного в нижнем положении?

1. большей.

7. Какова допустимая величина выпуклости углового шва при сварке труб в нижнем положении?

1. до 2-х мм.

8. Какова допустимая величина выпуклости углового шва при сварке труб в вертикальном положении?

2. до 3-х мм.

9. Какова допустимая величина выпуклости углового шва при сварке труб в потолочном положении?

2. до 3-х мм.

10. Укажите допускаемую вогнутость углового шва при сварке стальных труб?

2. до 30% величины катета, но не более 3-х мм.

11. Допускается ли сварка корня шва труб способом, отличным от основного способом сварки?

1. да, для сварочных соединений с толщиной стенки более 4-х мм.

12. Как следует подготовить кромки к сварке труб одинакового внутреннего диаметра, но с разной толщиной стенки 4 и 6мм?

1. Так же, как для деталей одинаковой толщины, конструктивные элементы кромок следует выбирать по большей толщине.

13. Как следует подготовить кромки к сварке труб одинакового внутреннего диаметра, но с разной толщиной стенки 8 и 12мм?

3. на детали, имеющей большую толщину, необходимо сделать скос под углом 13-15 градусов до толщины тонкой детали.

14. Из какого материала должны изготавливать остающиеся после сварки труб из легированных сталей подкладки и муфты?

3. из стали той же марки.

15. Для сварки, каких труб могут быть использованы остающиеся подкладки из стали 20?

2. для сварки труб из любой углеродистой стали.

16. Укажите наибольшую толщину стенки труб, которая может быть сварена ручной дуговой электросваркой без разделки кромок и без подкладного кольца?

3. 5мм.

17. Какой должна быть ширина усиления стыкового шва труб с толщиной стенки 4мм, выполненного ручной дуговой сваркой без подкладного кольца?

1. от 4-х до 6мм.

18. Какой должна быть ширина усиления стыкового шва трубы с толщиной стенки 2мм, выполненного ручной дуговой сваркой без подкладного кольца?

1. от 4-х до 6мм.

19. Укажите рекомендуемую величину зазора при сварке стыков труб с толщиной стенки 2мм без подкладного кольца?

2. от 0,5 до 1,0мм.

20. Укажите рекомендуемую величину зазора при сварке стыков труб с толщиной стенки 4мм без подкладного кольца?

3. от 1,5 до 2,0мм.

21. Укажите наибольшую толщину стенки трубы, которая может быть сварена ручной дуговой электросваркой без разделки кромок на подкладном съёмном кольце?

1. 3мм.

22. Укажите рекомендуемую величину зазора при сварке стыка с толщиной стенки 2мм на съёмном кольце?

1. от 2-х до 3-хмм.

23. Какой должна быть ширина усиления стыкового шва трубы с толщиной стенки 2мм, выполненного ручной дуговой сваркой на съёмном подкладном кольце?

2. от 5-х до 7мм.

24. Укажите наибольшую толщину стенки трубы, которая может быть сварена ручной дуговой сваркой без разделки кромок на остающемся подкладном кольце?

1. 3мм.

25. Укажите рекомендуемую величину зазора при сварке встык трубы с толщиной стенки 2мм на остающемся подкладном кольце?

1. от 2-х до 3-х мм.

26. Какой должна быть ширина усиления стыкового шва трубы с толщиной стенки 3мм, выполненного ручной дуговой сваркой на остающемся подкладном кольце?

2. от 5-х до 7мм.

27. До какой толщины стенки рекомендуется стыковая сварка труб без подкладных колец при односторонней v-образной разделки?

2. до 20мм.

28. Как подразделяются и условно обозначаются покрытые электроды для ручной дуговой сварки сталей по назначению?

1. для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей–У. для сварки легированных конструкционных сталей-Л. Для сварки легированных теплоустойчивых сталей-Т. Для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами-В. Для наплавки-Н.

29. Как подразделяются покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей по толщине покрытия?

3. с тонким покрытием, со средним покрытием, с толстым покрытием, с особо толстым покрытием.

30. Укажите правильную маркировку, указывающую толщину покрытия, в обозначении электрода?

2. с тонким покрытием-М, со средним покрытием-С, с толстым покрытием-Д, с особо толстым покрытием-Г.

31. Как подразделяются покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей по видам покрытия?

1. с основным, кислым, целлюлозным, рутиловым, смешанного вида и прочими видами покрытий.

32. Укажите правильную маркировку, указывающую на вид покрытия, в обозначении электрода?

3. с основным покрытием-Б, кислым покрытием-А, целлюлозным покрытием-Ц и рутиловым покрытием-Р.

33. Что обозначает буква Ж в обозначении вида покрытия электрода, например РЖ?

2. наличие в составе покрытия порошка в количестве более 20%.

34. Как подразделяются и обозначаются покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей по допустимым пространственным положения сварки?

1. для всех положений – 1; для всех положений, кроме вертикального сверху вниз – 2; для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу верх – 3; для нижнего и нижнего в лодочку – 4.

35. С какой маркировкой, указывающей на допустимое пространственное положение сварки, можно использовать электроды для вертикального положения сварки сверху вниз?

3. 1.

36. С какой маркировкой, указывающей на допустимое пространственное положение сварки, можно использовать электроды для сварки в нижнем положении в лодочку?

2. 1, 2 и 4.

37. Что обозначает цифра О в маркировке электрода, указывающей на род и полярность применяемого при сварке труб?

1. сварка рекомендуется на постоянном токе обратной полярности.

38. Какое условное обозначение электродов должно быть указанно на этикетках или в маркировки коробок, пачек и ящиков с электродами?

1. полное обозначение по ГОСТ 9466-75.

39. При свободном падении с какой высоты плашмя на стальную плиту не должно разрушатся покрытие электрода диаметром менее 4мм?

1. 1м.

40. При свободном падении с какой высоты плашмя на стальную плиту не должно разрушатся покрытие электрода диаметром 4мм и более?

3. 0,5м.

41. Допускается ли частичные откалывания покрытия электрода при проверке его после падения на стальную плиту?

2. допускается общей протяжностью до 5% длины покрытой части электрода, но не более 20мм.

42. Укажите срок годности электродов при соблюдении установленным стандартом условий транспортирования и хранения?

1. не ограничено.

43. Допускается ли на поверхности покрытия электродов трещин?

3. допускается поверхностное продольные трещины, если длина их не более трёхкратного номинального диаметра электрода.

44. Какой максимальной глубины допускается местные вмятины на поверхности покрытия электродов?

1. 50% толщины покрытия.

45. Сколько вмятин максимальной глубины допускается на поверхности покрытия одного электрода?

3. не более четырёх при суммарной протяжности до 25мм.

46. Допускается ли местные задиры на поверхности покрытия электродов?

2. допускается не более двух задиров на одном электроде.

47. Укажите максимально допустимые размеры местных задиров на поверхности покрытия электродов?

1. протяжность 15мм, глубина 25% номинальной толщины покрытия.

48. В каких условиях следует хранить покрытые электроды?

3. в сухих отапливаемых помещениях при температуре не ниже плюс 15 градусов Цельсия в условиях, предохраняющих их от загрязнения, увлажнения и механических повреждений.

49. Каков порядок сдачи аттестационных экзаменов сварщиками?

2. сначала практический, а затем теоретический.

50. Какой уровень присваивается сварщику, прошедшему аттестацию согласно «правил аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства»?

2. 1 уровень.

51. Какие экзамены сдаёт сварщик при первичной аттестации?

1. специальный и практический.

52. Какие экзамены сдаёт сварщик при дополнительной аттестации?

1. специальное и практическое.

53. Какие экзамены сдаёт сварщик при периодической аттестации?

2. специальный и практический.

54. Какие экзамены сдаёт сварщик при внеочередной аттестации?

3. специальный, практический и общий.

55. Какие требования предъявляются к квалификации, производственному опыту и теоретической подготовке сварщика для допуска его к первичной аттестации?

3. разряд по ЕТКС не ниже указанного в НТД, необходимый производственный стаж по специальности, свидетельство о прохождении специальной подготовки по аттестуемому направлению деятельности.

56. В каких условиях не проводят внеочередную аттестацию специалиста сварочного производства?

3. в случае перехода аттестационного специалиста на новое место работы.

57. Какой срок действия удостоверения после первичной аттестации для сварщиков?

2. 2 года.

58. Какой минимальный стаж работы сварщика необходим для допуска к первичной аттестации?

2. 6 месяцев.

59. Какие сварщики проходят дополнительную аттестацию?

1. сварщики перед допуском к сварочным работам, не указанным в их аттестационном удостоверении, а также после перерыва 6 месяцев в выполнении сварочных работ, указанных в удостоверении.

60. Какие сварщики проходят периодическую аттестацию?

3. все сварщики в целях продления срока действия их аттестационных удостоверений на выполнение соответствующих сварочных работ.

61. Какие сварщики проходят внеочередную аттестацию?

2. сварщики, после временного отстранение от работы за нарушение технологии сварки или повторяющейся неудовлетворительное качество производственных сварочных соединений.

62. Какой минимальный разряд должен иметь сварщик при аттестации?

3. не ниже указанного в руководящей и нормативной документации на сварку объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России.

63. Допускается ли засчитывать стаж работы по автоматической сварке в стаж работы сварщика по ручной дуговой сварке?

2. не допускается.

64. На какие виды подразделяется аттестация сварщиков?

3. первичная, дополнительная, периодическая и внеочередная.

65. Какое минимальное образование должен иметь сварщик для его аттестации по «правилам аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства»?

1. среднее и неполное среднее.

66. Каким должен быть угол наклона поверхности для обеспечения плавного перехода от одного элемента к другому в сварных соединениях с разной толщиной стенки?

2. не более 15 градусов.

67. В каких случаях можно не утонять кромки толстого элемента при стыковой сварке с более тонким элементом?

2. если разница в толщине составляет не более 30% толщины тонкого элемента и не превышает 5мм.

68. Каким должно быть расстояние между соседними сварными швами по внутренней стороне колена при изготовлении сварных секторных колен трубопроводов котла?

3. расстояние должно обеспечивать возможность контроля этих швов с обеих сторон по наружной поверхности.

69. Сколько раз допускается проводить исправление дефектов в одном и том же месте?

3. три.

70. Каким способом допускается выполнять подготовку кромок и прилегающих к ним поверхностей под сварку при изготовлении объектов котлонадзора?

3. допускается механическая обработка и термическая резка или строжка с последующей механической обработкой.

71. Допускается ли выполнять подготовку кромок и прилегающих к ним поверхностей под сварку при изготовлении объектов котлонадзора путём термической резки или строжки?

2. да, с последующей механической обработкой.

72. Какой сварщик допускается к приварке вспомогательных элементов (сборочных устройств, временных креплений и др.) при сварке объектов котлонадзора?

2. сварщик, допущенный к сварке данного изделия.

73. Какие материалы допускается использовать для прихватки собранных под сварку элементов?

3. сварочные материалы, которые допускаются к применению для сварки данного изделия.

74. Допускается ли применения газовой сварки для деталей из аустенитных и высокохромистых сталей мартенситного и мартенситно-ферритного классов?

3. нет.

75. При какой температуре требуется просушка и подогрев перед сваркой элементов котла, работающих под давлением независимо от толщины и марки материала?

2. ниже 0с.

76. До какой температуры производится подогрев свариваемых деталей котла при отрицательной температуре окружающего воздуха, если для данного материала детали не предусмотрен подогрев при положительной температуре?

1. температура металла доводится до положительной.

77. До какой температуры производится предварительный и сопутствующий подогрев свариваемых деталей при отрицательной температуре окружающего воздуха, если для данного материала детали предусмотрен подогрев при положительной температуре?

3. на 50с выше температуры, предусмотренной для подогрева при положительной температуре.

78. Необходимо ли удалять шлак, брызги металла и другие загрязнения со шва и прилегающих участков после сварки?

1. да, во всех случаях.

79. Какие сварщики допускаются к сварке и прихватке при изготовлении или ремонте котлов?

1. аттестованные на соответствующие виды работ согласно «правил аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства».

80. Какие сварщики допускаются к сварке и прихватке изделий, работающих под давлением?

2. аттестованные на соответствующие виды работ согласно «правил аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства» и сварившие пробные сварные соединения.

81. В каком случае допускается не производить клеймение (маркировку) каждого сварного соединения, а ставить только одно клеймо на изделие?

4. когда все сварные швы изделия выполнены одним сварщиком.

82. Где ставится клеймо сварщика, если все сварные соединения данного изделия выполнены одним сварщиком?

1. около фирменной таблички или на другом открытом участке изделия.

83. При какой толщине стенки элементов, работающих под давлением, сварные соединения подлежат клеймению.

84. Обязательно ли является проверка каждой партии электродов на сварочно-технологические свойства по ГОСТ 9466?

3. да.

85. С какой целью производится ВИК сварных соединений?

1. с целью выявления наружных дефектов.

86. Какие зоны подлежат зачистке перед проведением ВИК сварных соединений, выполненные дуговой сваркой?

1. поверхность шва и прилегающие к нему участки не менее 20мм в обе стороны от шва.

87. Допускается ли незаваренные кратеры в сварных соединений?

2. нет.

88. Допускаются ли свищи в сварных соединениях?

2. нет.

89. Допускается ли прожог в сварных соединениях?

2. нет.

90. Допускается ли подрезы в сварных соединениях котла?

4. нет, кроме случаев, оговорённых в НТД.

91. Допускается ли отклонения размеров шва сверху установленных норм в сварных соединениях?

2. нет.

92. С какой целью выполняют разделку кромок?

3. для обеспечения провара на всю глубину.

93. Укажите характерные дефекты при сварке тонколистового (0,5-3мм) металла?

2. сквозное проплавление дугой кромок с образованием отверстий (прожог).

94. С какой целью выполняется притупление в корне разделки кромок?

3. для предотвращение прожога.

95. Укажите, требуется ли при многослойной сварке наплавке разбивать шов таким образом, чтобы стыкуемые участки «замки» наплавляемого слоя не совпадали с «замками» соседних слоёв?

3. требуется на величину 12…18мм.

96. Укажите, с какой стороны рекомендуется выполнять прихватки при сборке конструкций, свариваемых дуговой сваркой с двух сторон?

2. со стороны шва, свариваемого вторым.

97. Укажите последовательность двухсторонней сварки конструкций из сталей аустенитного класса?

1. последним сваривается валик шва, обращенной к рабочей среде.

98. Укажите обозначения однопостовых сварочных агрегатов?

2. АСВ-300-7, АДБ-309, АДБ-311, АДБ-318, АДБ-3120.

99. Для какой цели используют балластный реостат на рабочем месте сварщика при работе от многопостового источника питания?

2. для создания крутопадающей характеристики и регулирования на рабочем месте величины сварочного тока.

100. Нужно ли менять светофильтры в зависимости от величины сварочного тока?

1. следует менять в любом случае.

101. Для чего применяют на рабочем месте сварщика балластный реостат при использовании многопостовых источников питания?

2. для создания крутопадающей характеристики источника питания и регулирования на рабочем месте величины сварочного тока.

102. Укажите правильное деление электродов по виду покрытия по ГОСТ 9466?

3. кислые, основные, целлюлозные и рутиловые покрытия.

103. Для какого класса сталей применяют при сварке (наплавке) электроды типов Э-38, Э-42, Э-42А, Э-46А?

3. для углеродистых и низколегированных конструкционных сталей.

104. Для какого класса сталей применяют при сварке (наплавке) электроды типов Э-50, Э-50А, Э-55, Э060?

1. для конструкционных сталей повышенной и высокой прочности.

105. Что обозначает в маркировке электродов буква «Э» и цифры, следующие за ней?

3. тип электрода и гарантируемый предел прочности наплавленного ими металла в кгс/мм2.

106. Что обозначает в маркировке типов электродов буква «А», например Э-42А?

3. пониженное содержание вредных примесей в наплавленном металле и как следствие его повышение пластические свойства.

107. Какой должна быть величина сила тока при дуговой сварке (наплавке) в вертикальном положении снизу верх по сравнению с величиной силы тока в нижнем положении?

1. сила тока быть меньше, чем при сварке в нижнем положении.

108. На каком токе процесс дуговой сварки (наплавки) покрытыми электродами будет наиболее производительным?

2. постоянный ток обратной полярности.

109. С какой целью производят прокалку электродов?

3. для удалении влаги из покрытия электродов.

110. Какую роль играют газообразующие вещества в электродном покрытии?

3. защищают расплавленный металл от взаимодействия с воздухом.

111. Укажите роль шлакообразующих веществ в электродном покрытии?

1. защищают расплавленный металл от взаимодействия с воздухом.

112. Какова роль легирующих элементов в электродном покрытии?

2. придают наплавленному металлу специальные свойства.

113. Какова роль связующих компонентов в электродном покрытии?

3. обеспечивают прочность и пластичность обмазочной массы на стержне электрода.

114. Из каких условий выбирают диаметр электрода?

2. в зависимости от толщины деталей и особенностей конструкции.

115. Допускается ли выводить кратер и возбуждать дугу на основном металле за пределами шва?

1. не допускается.

116. Укажите требования к заварке кратера, которые рекомендуется выполнять при ручной дуговой сварке (наплавке) покрытыми электродами перед гашением дуги?

1. путём постепенного отвода электрода и вывода дуги на 15…20мм, назад на только что выполненной слой шва.

117. Для какого количества смен должны выполнятся электроды сварщику для выполнения работ?

3. одной.

118. За счёт чего осуществляется защита расплавленного металла от воздуха при сварке электродами с целлюлозным видом покрытия?

2. за счёт газа, образующегося при сгорании обмазки.

119. С какой характеристикой применяют источники питания для ручной дуговой сварки (наплавки) покрытыми электродами?

2. с жёсткой характеристикой (с использованием балластных реостатов) или с крутопадающей характеристикой.

120. На каком токе выполняется сварка (наплавка) электродами УОНИ-13/45?

2. постоянном.

121. На каком токе выполняется сварка электродами МР-3?

1. переменном или постоянном.

122. В каком из указанных положенных обеспечиваются более глубокое проплавление?

1. вертикальном (сверху вниз).

123. При сварке в потолочном положении для предотвращения вытекания металла из сварочной ванны?

2. уменьшают сварочный ток, сварку выполняют максимально короткой дугой.

124. Укажите характерные дефекты при сварке (наплавке) угловых швов?

3. непровар вершины угла соединения или горизонтальной стенки, а так же подрезы стенки вертикального элемента.

125. Электроды с каким видом покрытия обеспечивают минимальное содержание кислорода и азота в наплавленном металле?

1. с основным.

126. Электроды с каким видом покрытия образуют минимальное количество шлака?

2. с целлюлозным.

127. Электроды с каким видом покрытия требует техники выполнения сварки «с отрывом» в вертикальном и потолочном положениях?

3. с рутиловым.

128. Укажите обозначения балластных реостатов?

2. РБ-200, РБ-302У, РБ-500, РБК-200УЗ.

129. Укажите обозначения сварочных выпрямителей для однопостовой ручной дуговой сварки (наплавки)?

3. ВД-306, ВД-401, ВД-502-2, ВДУ-506.

130. Укажите обозначения сварочных преобразователей для однопостовой сварки (наплавки)?

3. ПД-502, ПД-305.

131. Длинные швы (свыше 1000мм) преимущественно сваривают?

3. от середины к концам обратноступенчатым методом.

132. Короткие швы (250-350мм) преимущественно сваривают?

1. напроход (неизменное направление сварки).

133. Швы средней длины (350-1000мм) преимущественно сваривают?

2. от середины к концам напроход.

134. При каких величинах тока наблюдается мелкокапельный перенос металла?

2. на больших значениях сварочного тока.

135. Как влияет длина дуги на частоту перехода капель жидкого металла с электрода в сварочную ванну?

2. увеличение длины дуги уменьшает частоту перехода капель с конца электрода.

136. Как влияет сварочный ток на размеры шва и ЗТВ, при неизменности других параметров?

3. увеличение сварочного тока увеличивает размеры металла шва и зоны термического влияния.

137. Указать какие факторы учитывают при выборе сварочной проволоки сплошного сечения?

3. все факторы, указанные в ответах 1и 2.

138. Укажите требования, предъявляемые к качеству поверхности проволоки сплошного сечения?

2. поверхность проволоки должна быть чистой, без окалины, ржавчины, масла, смазки и грязи.

139. С какой целью применяют импульсно-дуговой способ сварки (наплавки) плавящимся электродом?

1. для управления переносом электродного металла в сварочную ванну, например при сварке в различных пространственных положениях.

140. Укажите все виды выполняемых работ сварщиком на производстве, которые учитываются при определении направления его производственной деятельности?

3. изготовление, монтаж (сооружение), ремонт.

141. В каких случаях сварщик может быть освобождён от сдачи общего экзамена при первичной аттестации?

1. при наличии специального высшего или среднего образования по сварке.

142. Какие экзамены должен сдавать сварщик при периодической аттестации?

1. практический и специальный.

143. Каков порядок сдачи аттестационных экзаменов сварщиками?

2. сначала практический, а затем теоретический.

144. Можно ли повторно пройти аттестацию сварщик, если он не выдерживает практический экзамен?

1. может после дополнительной практической подготовке не ранее, чем через 1 месяц.

145. Какое количество вопросов задают сварщику на специальном экзамене?

2. не менее 15.

146. Какие экзамены сдают сварщики при первичной аттестации в соответствии с требованиями «Технологического регламента»?

1. практический, общий, специальный.

147. Какие экзамены сдают сварщики при внеочередной аттестации в соответствии с требованиями «Технологического регламента»?

1. практический, общий, специальный.

148. Укажите, до какой температуры необходимо охладить выполненную часть шва перед сваркой следующего слоя при сварке труб из сталей аустенитного класса?

3. не выше 100 ?С

149. Укажите рекомендуемую ширину валиков при ручной дуговой сварке деталей из коррозинностойких сталей аустенитного класса?

2. не более трёх диаметров применяемых электродов.

150. Укажите, каким диаметром электрода выполнять ручную дуговую сварку стыков труб из аустенитной стали с толщиной до 10мм?

2. не более 3мм.

151. Укажите, на какой длине от кромок стыков труб из сталей аустенитного класса требуется защищать от брызг расплавленного металла наружные поверхности деталей?

3. 100мм.

152. Укажите, какие электроды нужно использовать для сварки труб диаметром 76мм с толщиной стенки 10мм из стали 12х118н10т?

1. ЭА-395/9.

153. Укажите требуемую температуру подогрева стыка трубы диаметром 76мм с толщиной стенки 10мм из стали 12х1мф с такой же трубой из стали 12х18н10т при положительной температуре окружающего воздуха?

1. сварка ведётся без подогрева.

154. Укажите, является ли дефектом вогнутость в корне шва?

2. является, если размер превышает норму на допустимый размер.

155. Укажите, сколько раз разрешается исправлять дефекты на одном и том же участке сварочного соединения?

2. не более 3-х раз.

156. Укажите рекомендации по защите от атмосферных воздействий места сварки в условиях монтажа или ремонта трубопроводов?

3. необходимо защищать от ветра, сквозняков и атмосферных осадков.

157. Укажите сечения гибкого медного сварочного провода при токах свыше 100 до 200А?

2. не менее 25мм кв.

158. Укажите, какие электроды предпочтительнее использовать для сварки труб из стали 12х1мф, работающих при температуре среды до 510?С

1. ЦУ-2ХМ.

159. Укажите, какие электроды предпочтительнее использовать для сварки труб из стали 12х1мф, работающих при температуре среды до 570?С

1. ТМЛ-13/55.

160. Укажите, какие электроды предпочтительнее использовать для сварки ответственных соединений из стали 20?

2. УОНИ 13/55.

161. Укажите, какие электроды предпочтительнее использовать для сварки труб из стали 15ГС с арматурой из стали 20ГСЛ?

3. УОНИ 13/55.

162. Укажите, какие электроды предпочтительнее использовать для сварки труб из стали 15Х1М1Ф?

1. ЦЛ-39.

163. Укажите, в каких случаях следует перед допуском к сварке труб котлов, трубопроводов пара и горячей воды проверять квалификацию сварщика на сварке пробных стыков?

3. если сварщик, имеющий соответствующее удостоверение впервые в данной организации приступает к указанным работам.

164. Укажите величину допустимого отклонения перпендикулярности торца трубы диаметром 51мм, относительно её образующей?

1. не более 0,5мм.

165. Укажите величину допустимого отклонения перпендикулярности торца трубы диаметром 89мм, относительно её образующей?

2. не более 1,0мм.

166. Укажите величину допустимого отклонения перпендикулярности торца трубы диаметром 159мм, относительно её образующей?

1. не более 2,0мм.

167. Укажите величину допустимого отклонения перпендикулярности торца трубы диаметром 325мм, относительно её образующей?

3. не более 2,5мм.

168. Укажите величину допустимого отклонения перпендикулярности торца бесшовной трубы диаметром 530мм, относительно её образующей?

1. не более 3,0мм.

169. Укажите величину допустимого отклонения перпендикулярности торца бесшовной трубы диаметром 720мм, относительно её образующей?

2. не более 4,0мм.

170. Укажите величину допустимого отклонения перпендикулярности торца бесшовной трубы диаметром 1020мм, относительно её образующей?

2. не более 5,0мм.

171. Укажите величину допустимого отклонения перпендикулярности торца бесшовной трубы диаметром 630мм, относительно её образующей?

1. не более 5,0мм.

172. Укажите величину допустимого отклонения перпендикулярности торца электросварочной трубы диаметром 1020мм, относительно её образующей?

1. не более 6,0мм.

173. Укажите все способы резки при подготовке кромок стыков труб из углеродистых и низколегированных сталей, а также необходимость последующей механической обработки?

2. механический, плазменно-дуговой, воздушно-дуговой и газовой (ацетилено-кислородный) с последующей механической обработкой кромок абразивным инструментом до удаления следов огневой резки.

174. Укажите глубину удаляемого механической обработкой слоя металла кромок трубы их углеродистых сталей после кислородной, плазменно-дуговой и воздушно-дуговой резки?

3. до чистого металла (удаление следов резки).

175. Укажите, при каких значениях местных вмятин (в % от диаметра трубы) следует исправлять концы труб путём обрезки или наплавки кромок?

1. превышающих 3,5%.

176. Укажите, при каких значениях местных вмятин (в % от диаметра трубы) допускается исправления (раздача) местных вмятин на кромках труб?

1. не превышающих 3,5%.

177. Укажите рекомендуемый угол скоса кромок у конструктивного элемента трубы при её разделки по типу Тр-2?

1. 25…45 градусов.

178. Укажите рекомендуемый зазор в стыке при подготовке труб с разделкой Тр-2 под ручную дуговую сварку?

3. 1,0+0,5мм.

179. Укажите требования к изготовлению остающегося подкладного кольца из полосовой стали?

3. стык кольца должен быть сварен с полным проплавлением и зачищен заподлицо с обеих сторон.

180. Укажите, из каких марок сталей следует изготавливать уголки (технологические крепления) при сборке под сварку стыков труб из хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей?

3. 20, Ст2, Ст3.

181. Укажите типы электродов, которые необходимо использовать для приварки технологических креплений при сборке под сварку стыков труб из хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей?

2. Э42А или Э50А.

182. Сборка стыков труб может производиться путём приварки уголков (технологических креплений). Укажите максимальное количество слоёв в свариваемом соединения стыка труб, после которых технологические крепления могут быть удалены?

3. не менее трёх.

183. Укажите, какие поверхности подлежат зачистке при подготовке под сборку деталей трубопровода пара и воды?

3. должна быть очищены от ржавчины и загрязнений до металлического блеска кромки, а также прилегающие к ним внутренние и наружные поверхности деталей.

184. Укажите, на каком расстоянии от кромок требуется зачищать прилегающие к ним внутренние поверхности деталей труб?

2. не менее 10мм.

185. Укажите, на каком расстоянии от кромок требуется перед сборкой под сварку зачищать прилегающие к ним наружные поверхности деталей труб?

2. не менее 20мм.

186. Укажите допускаемую разность внутренних диаметров стыков труб, собираемых и свариваемых на остающемся подкладном кольце?

1. не более 2мм.

187. Какой зазор должен быть между внутренней поверхностью трубы и наружной поверхностью остающегося подкладного кольца при сборке стыка труб под сварку?

2. не более 1мм.

188. Укажите допускаемую величину перелома осей собранного под сварку стыкового соединения деталей труб на расстоянии 200мм от стыка?

1. 1,5мм.

189. Укажите допускаемую величину перелома осей сваренного стыкового соединения труб на расстоянии 200 от стыка?

3. 3,0мм.

190. Укажите, на каком расстоянии от стыка измеряют величину перелома осей?

1. на расстоянии 200мм.

191. Укажите диаметры электродов, которые рекомендуются применять для сварки корневых слоев стыков труб на остающемся подкладном кольце?

1. 2,5-3мм.

192. Укажите, как следует прихватывать остающееся подкладное кольцо?

2. снаружи трубы.

193. Укажите все требования к сварщикам, выполняющим прихватки?

1. прихватки должны выполнятся аттестованными сварщиками, имеющим допуск к сварке данных соединений.

194. Укажите, следует ли удалять прихваточные швы, имеющие недопустимое наружные дефекты (трещины, наружные поры и др.) по результатам визуального контроля?

1. недопустимые наружные дефекты допускается переплавлять при выполнении корневого слоя шва.

195. Укажите рекомендуемую высоту прихваток, выполняемых ручной дуговой сваркой, при сборке стыков труб с толщиной стенки (S) более 3 до 10мм?

(0,6…0,7)S, но не менее 3мм.

196. Укажите рекомендуемую высоту прихваток, выполняемых ручной дуговой сваркой, при сборке стыков труб с толщиной стенки (S) более 10мм?

3. 5-6мм.

197. Укажите, чему должна быть равна высота прихваток, выполняемых ручной дуговой сваркой, при сборке стыков труб с толщиной стенки 3мм и менее?

1. толщине стенки трубы.

198. Укажите длину прихватки при сборке под сварку стыков труб диаметром до 50мм?

1. 5…20мм.

199. Укажите длину прихватки при сборке под сварку стыков диаметром свыше 50 до 100мм?

2. 20..30мм.

200. Укажите длину прихватки при сборке под сварку стыков диаметром свыше 100 до 426мм?

3. 30…40мм.

201. Укажите длину прихватки при сборке под сварку стыков диаметром свыше 426мм?

1. 40…50мм.

202. Укажите количество прихваток при сборке под сварку стыка труб диаметром до 50мм.

1. 1-2.

203. Укажите количество прихваток при сборке под сварку стыка труб диаметром свыше 50 до 100мм?

2. 1-3.

204. Укажите количество прихваток при сборке под сварку стыка труб диаметром свыше 100 до 426мм?

3. 3-4.

205. Укажите количество прихваток при сборке под сварку стыка труб диаметром свыше 426мм?

1. прихватки ставятся через каждые 300-400мм.

206. Укажите требования, предъявляемые к режимам подогрева деталей при сборке стыка труб под сварку?

1. режим подогрева определяется маркой свариваемой стали и толщиной стенки трубы.

207. Укажите, в каком месте сварщик должен клеймить стык трубы?

1. на сварном шве вблизи верхнего «замка» или трубе на расстоянии 30…40мм от шва.

208. Укажите размер перекрытия в «замках» шва при многослойной ручной сварке неповоротных стыков труб?

1. 12…18мм.

209. Укажите рекомендуемую высоту наплавляемого слоя (валика) при сварке вертикальных стыков труб из углеродистых и низколегированных сталей при заполнении разделки?

3. 6…10мм.

210. Какую величину не должна превышать ширина валика шва при сварке вертикальных стыков труб из углеродистых и низколегированных сталей при заполнении разделки?

2. 35мм.

211. Укажите рекомендуемую высоту наплавляемого слоя (валика) при сварке горизонтальных стыков труб из углеродистых и низколегированных сталей при заполнении разделки?

2. 4…6мм.

212. Укажите рекомендуемую ширину валика шва при сварке горизонтальных стыков труб из углеродистых и низколегированных сталей при заполнении разделки?

2. 8-14мм.

213. Укажите рекомендуемую последовательность выполнения шва при ручной дуговой сварке корневого слоя вертикальных неповоротных стыков труб диаметром более 219мм?

2. снизу вверх, по четверти.

214. Укажите, в каком направлении сваривают вертикальные неповоротные стыки трубопроводов диаметром до 219мм ручной дуговой сваркой?

1. снизу вверх участками, равными половине окружности.

215. Укажите последовательность выполнения швов при ручной дуговой сварке плоских (дисковых) фланцев (свариваются швы изнутри и снаружи трубы)?

3. наружный шов, затем внутренний (уплотняющий).

216. Укажите требуемую температуру подогрева перед сваркой продольного шва газоплотной панели котла по плавникам из стали 12х2м1 при положительной температуре окружающего воздуха?

2. 150-200?С

217. Каковы рекомендации для ручной дуговой сварки штучными электродами продольных швов плавников газоплотных панелей из стали марки 12х1мф?

1. сварку ведут подогревом, применяют электроды типа Э-50А.

218. Укажите, какие электроды нужно использовать для сварки продольного шва по плавникам газоплотной панели котла из стали 12х2м1?

2. УОНИ 13/55 диаметром 3мм.

219. Укажите требования к зазору при сборке под ручную дуговую сварку продольных соединений плавников газоплотных панелей?

1. 1,5…3,0мм.

220. Укажите, какими электродами разрешается приварка гребенок и накладка в узле разъёма газоплотных панелей котла?

2. Э-50А.

221. Укажите, какие электроды можно использовать для сварки труб поверхностей нагрева из стали 10х9мфб?

3. ЦЛ-57.

222. Укажите, какие электроды можно использовать для сварки труб поверхностей нагрева из стали 12х11в2мф?

1. АЭ-400/10У.

223. Укажите, какие электроды можно использовать для сварки труб поверхностей нагрева из стали 12х18н10т?

1. ЦТ-15.

224. Укажите, какие электроды можно использовать для сварки труб поверхностей нагрева из стали 12х18н12т?

1. ЦТ-15.

225. Укажите, какие электроды можно использовать для сварки труб поверхностей нагрева из стали 10х13г12бс2д2?

1. ЦТ-15.

226. Перед установкой штуцера в коллектор или трубу поверхность вокруг отверстия со стороны наложения сварного шва должна быть зачищена, укажите ширину зачистки?

1. 15…20мм.

227. Укажите требуемую температуру подогрева стыка трубы с толщиной стенки 8мм из стали 12х2мфср при положительной температуре окружающего воздуха?

3. 300-350?С

228. Укажите требуемую температуру подогрева стыка труб поверхностей нагрева с толщиной стенки 6 из стали 12х1мф при температуре окружающего воздуха -10с?

2. до положительной температуры.

229. Укажите, допускается ли применения электродов без проверки содержания влаги в покрытии?

2. допускается после проведения прокалки электродов перед их использованием.

230. Укажите, при каких условиях хранения срок использования прокаленных электродов не ограничивается?

1. при хранении в сушильных шкафах при температуре 60-100с или герметичной таре (влагонепроницаемой и воздухонепроницаемой).

231. Укажите, какие сварочные материалы следует применять при дуговой сварке углеродистых и кремнемарганцевых сталей с хромомолибденовыми сталями?

2. предназначенные для сварки менее легированной стали.

232. Укажите, какие сварочные материалы следует применять при дуговой сварке углеродистых и кремнемарганцовистых сталей с хромомолибденованадиевыми сталями?

2. предназначенные для сварки хромомолибденовых сталей.

233. Укажите, при каких условиях разрешается плазменно-дуговая резка при обработке кромок деталей из хромоникелевых сталей аустенитного класса?

2. при условии последующей механической обработки кромок с удалением слоя глубиной не менее 1мм.

234. Укажите, при каких условиях разрешается газовая и плазменно-дуговая резка при обработке кромок деталей из хромомолибденовых сталей?

3. при условии последующей механической обработки кромок с удалением слоя глубиной не менее 2мм.

235. Укажите, как следует выбирать материал подкладного кольца при сварке деталей из сталей перлитного класса различных марок?

2. по менее легированной стали.

236. Укажите, из каких марок стали, следует изготавливать остающиеся подкладные кольца для сварных соединений деталей из хромомолибденовых сталей, подлежащих эксплуатации при температуре свыше 500с ?

1. 12мх, 12хм, 15хм, 12хiмф, 15хiмiф.

237. Укажите допускаемое внутреннее смещение стыкуемых кромок деталей с односторонней разделкой кромок (без выполнения подварочного шва), собранных под дуговую сварку?

2. (0,02Sном+0,4)мм но не более 1мм.

238. Укажите температуру воздуха, при которой разрешается выполнять сварку деталей?

1. не ниже 0с.

239. Укажите минимальное число слоев шва при ручной дуговой сварке деталей с толщиной стенки более 4мм?

2. не менее двух.

240. Укажите требования к выполнению сварных соединений с предварительным и сопутствующим подогревом?

2. сварку выполнять без перерывов, при вынужденном перерыве допустимость охлаждения металла в зоне сварки должны соответствовать требованиям ПТД.

241. Укажите, чем определяется необходимость и минимальная температура предварительного и сопутствующего подогрева?

1. маркой свариваемой стали и номинальной толщиной свариваемых деталей.

242. Укажите, начиная с какой толщины стенки, требуется подогрев при ручной дуговой сварке деталей из сталей марок 12х1мф и 15х1мф?

2. свыше 6мм.

243. Укажите, следует ли выполнять с подогревом ручную электродуговую сварку детали из стали 20 с деталью из 15гс при номинальной толщине 40мм?

2. подогрев не требуется.

244. Укажите, следует ли выполнять ручную электродуговую сварку с подогревом детали из стали 12х1мф с номинальной толщиной 6мм с деталью из стали 12х1мф с номинальной толщиной 8мм?

1. следует.

245. Укажите, следует ли выполнять подогрев при сварке деталей из хромоникелевых сталей аустенитного класса с деталями из сталей перлитного класса?

1. Подогрев не требуется.

246. Укажите требование к ширине шва, выполненного электродами со стержнями из стали перлитного класса?

3. не более 4-х диаметров электрода.

247. Укажите требование к ширине шва, выполненного электродами со стержнями из стали аустенитного класса?

2. не более 3-х диаметров электрода.

248. Укажите, допускается ли удаление дефектов производить кислородной строжкой?

1. не допускается.

249. Укажите на какую глубину следует производить обработку поверхности механическим способом после удаления дефекта воздушно-дуговой или плазменно-дуговой строжкой в сварных соединениях деталей их хромомолибденованадиевых сталей?

3. с удалением слоя металла толщиной не менее 2мм.

250. Укажите, какие сварные соединения разрешается выполнять электродами рутиловым покрытием?

2. сварные соединения из углеродистых сталей, предусмотренных настоящим РД, подлежащие эксплуатации при температуре, не выше 350с и избыточным давлении рабочей среды не более 4 МПа (40кгс/см кв.).

251. Укажите, какого диаметра выпускаются электроды ЦУ-5, ЦЛ-38 и ЦЛ-39?

1. 2,5мм.

252. Как определяется номинальная толщина сваренных деталей?

1. как указанная на чертеже, без учётов допусков, толщина основного металла в зоне, примыкающей к сварному шву.

253. Укажите, является ли обязательным визуальный и измерительный контроль с внутренней стороны шва?

2. является обязательным при доступности для контроля.

254. Укажите максимально допустимую высоту (глубину) углублений между валиками и чешуйчатости их поверхности для сварных соединений с толщиной свыше 15мм, выполненных дуговой сваркой?

1. 2,0мм.

255. Укажите допустимую максимальную высоту выпуклости корня шва сварных соединений труб, диаметром свыше 150мм, выполненных дуговой сваркой без остающихся подкладных колец?

3. 2,5мм.

256. Укажите допустимую максимальную вогнутость корня шва при односторонней дуговой сварке без остающихся подкладных колец сварных соединений труб с толщиной стенки свыше 12мм?

2. 1,5мм.

257. Укажите, когда следует исправлять поверхностные дефекты, выявленные при визуальном и измерительном контроле и требующие заварки выборок?

1. до проведения контроля дугами методами.

258. Укажите, как проверяется поверхность подготовленных под заварку выборок на полноту удаления трещин и непроваров?

1. визуальным контролем и капиллярным или магнитопорошковым контролем (или травлением).

259. Укажите, что следует контролировать при проверке качества сварных электродов?

1. качество покрытия (отсутствия повреждений, наплывов и других видимых дефектов), размер диаметра стержня, отсутствия коррозия стержня.

260. Укажите, от чего зависит допустимые сроки использования электродов после прокалки?

3. от их марки и условий хранений после прокалки.

261. Укажите число допустимых прокалок покрытых металлических электродов?

2. не более трёх.

262. Укажите, как рекомендуется хранить электроды после прокалки на рабочих местах?

1. в термопеналах или сушильных шкафах.

263. Укажите, на основании каких документов осуществляется выдача сварочных материалов к месту производства работ?

2. на основании требования инженерно-технологического работника, руководящего сварочными работниками на изделии, оборудовании, объектов.

264. Укажите, как транспортируется прокаленные сварочные материалы (электроды, порошковая проволока, флюс) к месту производства работ?

1. в контейнерах, упаковке, пеналах.

265. Укажите, в каких случаях при проверке электродов производится определение размера «козырька»?

2. если при проверке сварочно-технологических свойств образуются «козырьки», препятствующее нормально процессу сварки.

266. Укажите, в каких случаях при проверке электродов производится определение прочности покрытия?

3. если при проверке сварочно-технологических свойств выявлено отваливание кусков покрытия.

267. Укажите максимально допустимую глубину выборок после удаление дефектов для последующей заварки?

3. не более 70% толщины стенки деталей из хромомолибденовых сталей и не более 50% их хромомолибденованадиевых сталей.

268. Укажите рекомендуемый диаметр электрода при выполнении первого слоя облицовки поверхности выборки с прилегающей зоной?

2. 3,0; 4,0.

269. Укажите требования к квалификации сварщиков, выполняющих сварку при ремонте?

3. сварщики должны иметь 5-6 разряд, аттестованы в соответствии с действующими «правилами аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства» и иметь допуск к соответствующим работам.

270. Укажите, требуется ли перед началом сварочных работ выполнять сварку контрольного сварного соединения?

1. требуется каждому сварщику.

271. Укажите, в каких случаях при ремонте сварных соединений применяются электроды типа Э-09х1м?

1. при ремонте сварных соединений, не требующем последующей термообработкой.

272. Укажите метод удаления повреждённого металла при ремонте сварных соединений паропроводов?

3. механический способ (шлифовка).

273. Укажите, какие требование предъявляются к размерам валиков при ремонте сварных соединений паропроводных труб?

2. высота валика 5-8мм, ширина 12-20мм.

274. Укажите, сколько раз разрешается ремонтировать повреждённый тройник паропроводов?

1. один раз.

175. Укажите диаметр электродов, используемых при заварке выборок при ремонте сварных соединений труб с фасонными трубопроводов?

3. 2,5-3мм.

276. Укажите требования к перекрытию крайними валиками усиления шва кромок фасонной детали и паропроводной трубы?

3. 2-4мм со стороны фасонной детали и 3-5мм со стороны трубы.

277. Укажите, какие электроды следует принимать при приварке штуцеров Ду 100 из стали 12х1мф без последующей термообработки при температуре эксплуатации 545?С

3. ЭА 395/9, ЦТ-10.

278. Электроды какого диаметра допускается принимать для ручной дуговой сварки и наплавки барабанов?

1. 2,5-4мм.

279. Электроды каких марок следует применять для ручной дуговой сварки барабанов из стали 22К, 20К, 20Б, 16М, 15М?

3. УОНИ-13/45, УОНИ-13/55,ТМУ-21У.

280. Электроды каких марок следует применять для ручной дуговой сварки барабанов из стали 16ГНМ и 16ГНМА?

2. УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ТМУ-21У.

281. Каким должна быть общее количество валиков при приварке штуцера к барабану?

1. не менее 3-х.

282. Как называется последний валик в многоваликовом шве приварки штуцера к барабану?

2. отжигающий.

283. Какой минимальной величины допускаются катеты при дефектации сварных кожухов, панелей и перегородок ПВД?

4. 4мм.

284. Из какой марки стали допускается изготовление подкладных колец при сварке деталей ПВД?

2. из того же материала, что и свариваемые части или из спокойной малоуглеродистой стали содержанием углерода не более 0,25%.

285.Какой тип электродов следует применять для ручной дуговой заварки трещин на обечайках и днищах корпусов ПВД, а также коллекторных и распределительных трубах?

3. Э-50А.

286. Какой тип электродов следует принимать для ручной дуговой сварки элементов ПВД, кроме заварки трещин на обечайках и днищах корпусов, коллекторных и распределительных трубах?

1. Э-42А.

Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 1570 | Нарушение авторских прав

mybiblioteka.su — 2015-2021 год. (0.229 сек.)

Каким образом преимущественно свариваются длинные швы металлоконструкций. Заполнение сварного шва по сечению и длине

Главная / Техника сварки

Время на чтение: 2 мин

241

Одним из критериев, по которым разделяют обратноступенчатые сварные швы, является их продолжительность. Этот нюанс влияет на способ формирования шва.

В зависимости от продленности, их разделяют на три группы. Короткие, средние и длинные сварные соединения.

Разновидности швов по продолжительности
Напряжение и искажение
Обратноступенчатая варка делится на разные виды

Обратноступенчатый способ – сварка

Обратноступенчатый способ сварки применяют для однослойных и многослойных швов. [1]
При многослойном обратноступенчатом способе сварки начала и концы отдельных ступеней в каждом проходе следует смещать относительно предыдущих на 20 – 40 мм. [3]

При сварке длинных швов листовых конструкций применяют обратноступенчатый способ сварки . [4]

При автоматической сварке однослойных швов любой длины и при сварке коротких швов ( до 300 мм) вручную их заваривают от начала до конца – напроход. При обратноступенчатом способе сварки весь шов разбивают на отдельные участки длиной 100 – 300 мм. [9]

Во время сварки и особенно наплавки необходимо избегать непрерывного подвода тепла в одном направлении. Для этой цели используется обратноступенчатый способ сварки , сварка и наплавка вразброс. При наплавке больших поверхностей их разбивают на ряд равносторонних треугольников или прямоугольников с длиной сторон 130 – 150 мм. Каждую из таких маленьких площадок наплавляют паралелельными валиками, но при переходе от площадки к площадке направление наплавляемых валиков изменяют. Рекомендуется наплавка с перерывами. В этом случае исключается возможность непрерывного и интенсивного нарастания внутренних напряжений и деформаций. [10]

Сварку ведут от центра к краям. Лучшие результаты получаются при обратноступенчатом способе сварки . [11]

При монтаже решетчатых металлических конструкций монтажные швы сваривают ручной электродуговой сваркой, полуавтоматической порошковой проволокой и в защитной среде углекислого газа. При сварке рельсов подкрановых путей применяют ванную сварку. При этом сварку низкоуглеродистых сталей выполняют во всех пространственных положениях электродами Э42, Э42А, Э46 и Э50 с применением существующих приемов и технологии ручной электродуговой сварки – поперечного колебания электрода поперек угла раскрытия шва, обратноступенчатого способа сварки длинных швов , сварки горкой и каскадным методом, а также сварки углом назад и вперед. Сварку порошковой проволокой применяют только в нижнем положении. [12]

Длину участка выбирают такой, чтобы провести сварку целым чис – Лом электродов. При сварке тонкого металла участки делают короче, при сварке более толстого – длиннее. Сварку каждого участка ( ступени) ведут в направлении, обратном общему направлению сварки. Обратноступенчатый способ сварки имеет несколько разновидностей. Швы средней длины сваривают обратноступенчатым способом от одного конца шва к другому. Сварка каждой ступени производится в направлении предыдущего сваренного участка таким образом, что конец каждой ступени сваривают с началом предыдущей. [13]

Можно также взять флюс, состоящий из смеси 50 % буры и 50 % борной кислоты или 80 % буры и 20 % окиси кремния. Флюс замешивается на воде до консистенции сметаны. На кромки изделия он наносится за 15 – 20 мин до сварки. Наносить флюс необходимо с лицевой и с обратной сторон кромок. Для уменьшения коробления применяется обратноступенчатый способ сварки , причем начинают сварку на расстоянии 75 – 100 мм от края изделия. Желательно также св-арку вести на медной или стальной подкладке, что усиливает отвод тепла от шва. Сварку следует вести быстро и в один проход, колебаний проволокой не производить. Сварочная ванна должна быть покрыта тонким слоем шлака, а конец проволоки – погружен в ванну. Сварка производится как левым, так и правым способами. [14]

После приемки узлов конденсатора-холодильника производят сортировку узлов и деталей ящика с учетом последовательности их сборки и монтажа. Сборку ящика начинают со сборки днища. Листы днища собирают встык с зазором 3 – 4 мм на прихватках через 300 – 400 мм. По окончании сборки днища листы днища сваривают с применением главным образом полуавтоматической или автоматической сварки. Швы сваривают без разделки кромок на остающейся стальной подкладке толщиной 2 – 3 мм и шириной 300 – 400 мм, которую прихватывают перед стыковкой листов. Сварку ведут от центра к краям. Лучшие результаты получаются при обратноступенчатом способе сварки . [15]

Особенности выполнения обратноступенчатого способа сварки швов

Виды швов в зависимости от длины (протяженности)

Напряжения и деформации

Обратноступенчатая сварка бывает нескольких разновидностей: от середины к краям и вразброс.

svarkaed.ru

Виды швов в зависимости от длины (протяженности)

Обратноступенчатая сварка используется для минимизации сварочных деформаций и напряжений при сварочных работах со швами средней и большой длины, а также во избежание коробления деталей.

Преимущества метода

Важно понимать, для каких целей используется схема обратноступенчатой сварки. Обратноступенчатая сварка является эффективным методом сведения к минимуму деформаций и напряжений, возникающих при работе. Кроме того, такой способ помогает избегать коробления свариваемых деталей.

Напряжение внутри детали появляется вследствие неодинакового нагревания и понижения температуры различных ее частей, когда происходит их сжатие и расширение. Уменьшение размеров сварочной ванны как следствие ее усадки может привести к деформациям частей металлических изделий, граничащих со швом. Это происходит потому, что при остывании она сужается, что приводит к растягиванию ближайших слоев металла и появлению в них перекосов.

При грамотном выполнении работы напряжения внутри хотя и присутствуют, но сильных деформаций свариваемых изделий не вызывают. Данный способ уменьшает внутренние напряжения. При наложении соседних маленьких участков шва деформации в них имеют противоположные направления.

Обратноступенчатый способ – сварка

Обратноступенчатый способ сварки применяют для однослойных и многослойных швов. [1]

При многослойном обратноступенчатом способе сварки начала и концы отдельных ступеней в каждом проходе следует смещать относительно предыдущих на 20 – 40 мм. [3]

При сварке длинных швов листовых конструкций применяют обратноступенчатый способ сварки . [4]

Во время сварки и особенно наплавки необходимо избегать непрерывного подвода тепла в одном направлении. Для этой цели используется обратноступенчатый способ сварки , сварка и наплавка вразброс. При наплавке больших поверхностей их разбивают на ряд равносторонних треугольников или прямоугольников с длиной сторон 130 – 150 мм. Каждую из таких маленьких площадок наплавляют паралелельными валиками, но при переходе от площадки к площадке направление наплавляемых валиков изменяют. Рекомендуется наплавка с перерывами. В этом случае исключается возможность непрерывного и интенсивного нарастания внутренних напряжений и деформаций. [10]

Сварку ведут от центра к краям. Лучшие результаты получаются при обратноступенчатом способе сварки . [11]

При монтаже решетчатых металлических конструкций монтажные швы сваривают ручной электродуговой сваркой, полуавтоматической порошковой проволокой и в защитной среде углекислого газа. При сварке рельсов подкрановых путей применяют ванную сварку. При этом сварку низкоуглеродистых сталей выполняют во всех пространственных положениях электродами Э42, Э42А, Э46 и Э50 с применением существующих приемов и технологии ручной электродуговой сварки – поперечного колебания электрода поперек угла раскрытия шва, обратноступенчатого способа сварки длинных швов , сварки горкой и каскадным методом, а также сварки углом назад и вперед. Сварку порошковой проволокой применяют только в нижнем положении. [12]

Можно также взять флюс, состоящий из смеси 50 % буры и 50 % борной кислоты или 80 % буры и 20 % окиси кремния. Флюс замешивается на воде до консистенции сметаны. На кромки изделия он наносится за 15 – 20 мин до сварки. Наносить флюс необходимо с лицевой и с обратной сторон кромок. Для уменьшения коробления применяется обратноступенчатый способ сварки , причем начинают сварку на расстоянии 75 – 100 мм от края изделия. Желательно также св-арку вести на медной или стальной подкладке, что усиливает отвод тепла от шва. Сварку следует вести быстро и в один проход, колебаний проволокой не производить. Сварочная ванна должна быть покрыта тонким слоем шлака, а конец проволоки – погружен в ванну. Сварка производится как левым, так и правым способами. [14]

Обратноступенчатый способ сварки: суть и назначение

Производится несколькими сварщиками одновременно. Применяется для уменьшения деформаций при сварке большой протяжённости и для того, чтобы избежать коробления заготовок от перегрева.

Напряжения и деформации возникают от неравномерного охлаждения или в результате усадки сварочной ванны в процессе охлаждения. Усадка вызывает деформации в прилегающем к ванне металле.

При автоматическом техпроцессе – однослойных швов любой длины, а также при ручной сварке – коротких, до 300 мм, швы заваривают с начала до конца, способ называют – напроход. Обратноступенчатый метод, как правило, подразумевает разбивку на участки от 100 до 300 мм.

Обратноступенчатая сварка

95. Обратноступенчатая сварка

Сварка, при которой сварной шов выполняется следующими один за другим участками в направлении, обратном общему приращению длины шва

5.1.11 обратноступенчатая сварка:

Сварка, при которой короткие участки шва выполняют в направлении, обратном общему приращению длины шва, итак, чтобы конец одного участка перекрывал начало предыдущего участка (см. рисунок 54).

– газовое пламя;
2
– заготовка;
3
– присадочный пруток;

Рисунок 54 – Обратноступенчатая сварка

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2020 .

Смотреть что такое “Обратноступенчатая сварка” в других словарях:

обратноступенчатая сварка — Сварка, при которой сварной шов выполняется следующими один за другим участками в направлении, обратном общему приращению длины шва. [ГОСТ 2601 84] [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики сварка,… … Справочник технического переводчика

Сварка обратноступенчатая — – сварка, при которой сварной шов выполняется следующими один за другим участками в направлении, обратном общему приращению длины шва. [ГОСТ 2601 84] Рубрика термина: Сварка Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Сварка — – получение неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании. [ГОСТ 2601 84] Сварка – получение неразъемных соединений посредством… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

сварка блоками — Обратноступенчатая сварка, при которой многослойный шов выполняют отдельными участками с полным заполнением каждого из них [ГОСТ 2601 84] [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики сварка, резка,… … Справочник технического переводчика

СВАРКА БЛОКАМИ — обратноступенчатая сварка, при которой многослойный шов выполняют отдельными участками с полным заполнением каждого из них (Болгарский язык; Български) многослойно заваряване по отделни участъци (Чешский язык; Čeština) svařování po blocích… … Строительный словарь

Сварка — 1. Сварка Получение неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании Источник: ГОСТ 2601 84: Сварка металлов. Термины и определения основных понятий … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Сварка блоками — 96. Сварка блоками Обратноступенчатая сварка, при которой многослойный шов выполняют отдельными участками с полным заполнением каждого из них Источник: ГОСТ 2601 84: Сварка металлов. Термины и определения основных понятий … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СВАРКА ОБРАТНОСТУПЕНЧАТАЯ — сварка, при которой сварной шов выполняется следующими один за другим участками в направлении, обратном общему приращению длины шва (Болгарский язык; Български) обратностьпаловидно заваряване (Чешский язык; Čeština) svařování vratným krokem… … Строительный словарь

ГОСТ Р ИСО 857-1-2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения оригинал документа: 6.4 автоматическая сварка: Сварка, при которой все операции механизированы (см. таблицу 1).… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 2601-84: Сварка металлов. Термины и определения основных понятий — Терминология ГОСТ 2601 84: Сварка металлов. Термины и определения основных понятий оригинал документа: 47. Cвapкa трением Сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным относительным перемещением свариваемых… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика (24 стр.)

Рис. 66. Способы выполнения шва: а – сварка швов “на проход”; б – сварка швов средней длины; в – сварка швов обратноступенчатым способом; г, д – сварка длинных швов

Короткие швы по длине обычно сваривают “на проход” (рис. 66, а). Швы средней длины сваривают от середины к краям (рис. 66, б) либо обратноступенчатым способом (рис. 66, в). Длинные швы однопроходных стыковых соединений и первый проход многопроходных швов сваривают от середины к концам обратноступенчатым способом (рис. 66, г), а в соединениях с угловыми швами также от середины к концам обратноступенчатым способом (рис. 66, д).

Обратноступенчатая сварка является наиболее эффективным методом уменьшения остаточных напряжений и деформаций.

Предыдущий шов остывает до температуры 200-300 °С. При охлаждении одновременно с уменьшением ширины шва уменьшается и первоначально расширенный зазор, именно поэтому остаточные деформации становятся минимальными.

При сварке стыковых или угловых швов большого сечения шов выполняется несколькими слоями (рис. 67). При этом каждый слой средней и верхней части шва может выполняться как за один проход (рис. 67, а), так и за два и более проходов (рис. 67, б).

С точки зрения уменьшения остаточных деформаций сварка за один проход предпочтительнее. Если ширина шва достигает 14-16 мм, то чаще применяется многопроходный способ сварки швов.

Обратный провод

Необходимо разбираться в такой тонкости, как обратный провод, и что допустимо применять в его качестве при сварке. Обратный провод при сварочных работах — это провод, обеспечивающий соединение с источниками тока. В качестве него используются:

провода — жесткие и гибкие;
шины в виде полосок минимального сечения 40х4 мм из стали или алюминия;
сварочные плиты.

Обратный провод обязан иметь такую же изоляцию, как и прямой. Элементы, которые используются для него, должны быть надежно соединены между собой.

Способ сварки круговых соединений в листовых конструкциях. Для чего свариваемые детали собирают с зазором

Для чего нужен зазор при сварке труб

Сварка магистральных газовых нефтепроводных труб, водоснабжение, теплоснабжение. В любом из перечисленных случаях требуется герметичность и прочность к внутреннему давлению. Особое внимание уделяют сварным швам. Соблюдают определенную технологию сварки. Часто приходится варить не поворотные стыки. В ответственных местах технология сварки труб под просвет. Другими словами рентгеноскопия способна выявлять любой человеческий фактор. Внутренней части трубы невозможно увидеть шов и его качество визуально. На примере как проварена внутренняя часть трубы в разрезе покажу на фото и расскажу.

Под цифрой 1 идет прожиг. Сплавление кромок при коренном шве должно быть не больше 30% процентов. Это нормальное явление с разделкой кромок.
Цифра 2 прихватка трубы по периметру стыка. Не допускает деформацию в процессе сварки. Желательно её сточить снаружи потоньше. Для лучшего перехода шва
Сам переход обозначен 3 . Наблюдаем сужения корня шва в этом месте. Именно такие места могут быть слабыми, не удовлетворять рентгеноскопию.
Коренной шов под цифрой 4 . Выполнен при широком зазоре стыка. Катет шва выходит наружу достаточно много.

Если варить маленький диаметр труб то с высоким катетом шва внутри произойдет рано или поздно засор в этом месте. Трубы с большим диаметром больше 900 мм допускается делать коренной шов изнутри. Расчет сварки труб предусматривает минимальный катет шва по внутренней части. Обеспечивает гладкий проход различных газов смесей, жидкостей. Я сделал выписку из ГОСТ 16037-80 по стыкам которые требуют внимание. Они выполняются различными видами сварки. Выбрал дуговую ручную сварку ММА , полуавтоматическую в защитном газе MIG/MAG, аргоновую с не плавящимся электродом вольфрам.

В стыковых соединениях везде присутствует допуск в отклонении номинала от -1 мм до +2мм. Это относится к трубам большого диаметра.

В технологии сварки труб малого диаметра с толщиной стенок до 4 мм можно сваривать без разделки кромок с зазором до 2 мм с двумя прихватками. Электрод по толщине равнозначных стенок. Ток подбирать лучше на куске такой же трубы. Прорезать болгаркой несколько зазоров в ряд. Каждый проваривать на разном токе в одном положении. Потом разрезать и посмотреть качество шва. Визуально должно быть хорошее проваривание кромок с небольшим катетом по высоте примерно 1мм максимум или заподлицо с внутренними стенками. Дальше варим именно на таком токе. Не допускается перегревание основного металла в зоне термического влияния. Даже хороший сваренный шов на испытании выдержит но вдоль ЗТВ произойдет разрыв металла. Хороший шов правильный подобранный режим сварки даст хороший результат. Разрыв произойдет в другом месте. На фотографии я указал места разрыва стрелкой.

Здесь использовалось два вида электрода с рутиловым покрытием на корень шва и основным на облицовочный. У облицовочного шва кромки перекрывают с обеих сторон коренной по 3 мм. Особенность рутиловых электродов заключается в глубине проплвления сварочной ванны. С основным покрытием дают возможность работать на малом токе. При этом сохраняется пластичность и маленькая глубина смешивания металлов по шву. С помощью облицовочного шва перекрывается зона термического влияния. Исключает образования подрезов которые приводят к отправной точке разрыва. Достаточно маленького послабление и изменение структуры которая приведет к разрушению.

Когда варят трубы большого диаметра задействую трех сварщиков. Трубы подготавливают согласно нормативной документации. Кромки срезают на нужную глубину и угол. Две части труб центрируют изнутри или снаружи. Длину стыка делят на равные три части. Напоминает в разрезе равносторонний треугольник. Корень шва начинают проваривать одновременно в одном направлении. В обязательном порядке после смены электрода последующий наложенный шов делают замок. Согласно документации где прописывают его длину. Не допускается перегрев свыше 450 градусов в ЗТВ. При соблюдении всех норм получится хороший шов на просвет.

Иногда подрядчики не выполняю требований документации и предоставляют сварщикам другие электроды и оборудования. В таких случаях приходится опираться на знания сварочного дела и умело применять его в деле. Спрос будет со сварщиков именно по качеству.

weldingmedia.ru

ПОДГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ К СВАРКЕ

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

Детали, предназначенные для сварки, должны быть очищены от грязи, масляных пятен и других посторонних частиц Особенно тщательную очистку следует выполнять в околошовной зоне, так как любые посторонние частицы, загрязняющие сварочную ванну, могут отрицательно сказаться на качестве сварного соединения. Кромки деталей стачивают под углом шлифовальной машинкой или напильником. Тип и угол разделки кромок определяют количеством необходимого для заполнения разделки электродного металла, а зазор между ними зависит от толщины свариваемых деталей, марки материала, способа сварки и т. д. Минимальную величину зазора выдерживают при сварке без присадочного материала, то есть не — плавящимся электродом. При сварке плавящимся электродом зазор обычно устанавливают в пределах 0—5 мм. И чем больше зазор, тем глубже проплавление свариваемых кромок. •

Тип и угол разделки свариваемых кромок определяют количество необходимого электродного материала для заполнения разделки, а следовательно, и производительность сварки. Основные типы разделок кромок перед сваркой приведены на рис. 19. Наилучшее формирование сварочного шва обеспечивает Х-образная разделка кромок, которая позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6—1,7 раз. Такая разделка обеспечивает наименьшую величину деформации после сварки и достаточную прочность сварочного шва. Для предотвращения образования прожогов и правильного формирования шва кромки после разделки притупляют.

Рис. 19. Конструктивные элементы разделки кромок под сварку:

Ь — зазор; с — притупление; р — угол скоса кромок; а — угол разделки кромок; 1— без разделки кромок; 2— с разделкой кромок одной детали; 3— V-образная разделка; 4 — Х-образная разделка; 5— U-образная разделка

Свариваемые детали совмещают между собой и плотно сжимают любым доступным механическим способом. Чаще всего пользуются различными конструкциями тисков, струбцин, систем пазов и т. д. Сварка серийных деталей выполняется в приспособлениях, изготовленных по индивидуальным чертежам. При автоматической сварке часто применяют манипуляторы, обеспечивающие высокую точность предсварочной сборки.

Детали располагают так, чтобы место сварочного шва было наиболее доступно для электрода. Небольшие по размеру детали следует надежно закрепить. Объемные металлические конструкции перед сваркой собирают согласно чертежу, временно закрепляют сопряжения и окончательно совмещают соединяемые элементы. Связи собирают на болтах, что позволяет придать конструкции правильное геометрическое положение. Элементы листовых конструкций устанавливают в требуемое положение и фиксируют временными (жесткими и полужесткими) креплениями. Жесткие крепления — это прихватки, выполняемые дуговой сваркой длиной 50—100 мм через 400—500 мм. Прихватки осуществляют тем же способом и с применением тех же сварочных материалов, что и в дальнейшем при сварке.

Прихватки целесообразно накладывать с противоположной основному шву стороны, тогда они в процессе обработки корня шва будут удалены. Прихватки, накладываемые со стороны основного шва, следует перед сваркой зачистить до металлического блеска и тщательно проверить, нет ли трещин и других дефектов.

После этого вновь собирают электрическую схему сварочного комплекса. Для этого к свариваемым деталям прикрепляют заземляющий зажим, подсоединенный к отрицательной клемме сварочного аппарата. Схема питания электрической дуги при сварке на постоянном токе приведена на рис. 20. Величину сварочного тока подбирают в соответствии с применяемым электродом и устанавливают его в режиме холостого хода. После этого вставляют электрод в держатель и зажигают дугу.

Типы сварочных аппаратов, их конструктивные особенности

Любой сварочный аппарат это электрический прибор, который получая ток из сети, преобразует его до нужных параметров и выдает электрическую дугу постоянного тока с высокой его силой (сто – двести ампер). …

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Сварочные работы могут стать причиной пожара, если не выполняются элементарные требования противопожарной защиты. Причиной пожара могут стать искры и капли расплавленного металла, небрежное обращение с огнем сварочной горелки, наличие на …

ТЕХНОЛОГИЯ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ

Суть кислородной резки заключается в сгорании разрезаемого металла под воздействием струи кислорода и удалении из разреза шлаков, образованием которых неизбежно сопровождается этот процесс (рис. 95). Рис. 95. Схема выполнения газовой …

msd.com.ua

зазор (в сварке) — это… Что такое зазор (в сварке)?

зазор (в сварке)

ecartment des bords

зазорКратчайшее расстояние между кромками собранных для сварки деталей[ГОСТ 2601-84]

Тематики

сварка, резка, пайка

EN

DE

Spalt
Spaltbreite
Stegabstand

FR

Русско-французский словарь нормативно-технической терминологии. academic.ru. 2015.

зазор
зазор безопасности

Смотреть что такое «зазор (в сварке)» в других словарях:

зазор (в сварке) — зазор Кратчайшее расстояние между кромками собранных для сварки деталей [ГОСТ 2601 84] Тематики сварка, резка, пайка EN air gapgaproot opening DE SpaltSpaltbreiteStegabstand FR ecartment des bords … Справочник технического переводчика
зазор между свариваемыми кромками — В сварке, расстояние между свариваемыми элементами. зазор между свариваемыми кромками Та часть сварного соединения, где свариваемые элементы находятся наиболее близко друг к другу. В поперечном сечении это может быть точка, линия или область.… … Справочник технического переводчика
Зазор между свариваемыми кромками — Root opening Зазор между свариваемыми кромками. В сварке, расстояние между свариваемыми элементами. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт Петербург, 2003 г.) … Словарь металлургических терминов
РД 03-606-03: Инструкция по визуальному и измерительному контролю — Терминология РД 03 606 03: Инструкция по визуальному и измерительному контролю: Асимметрия углового шва Несоответствие фактического значения катета шва проектному значению, рис. А.48 Определения термина из разных документов: Асимметрия углового… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
РД 34.10.130-96: Инструкция по визуальному и измерительному контролю — Терминология РД 34.10.130 96: Инструкция по визуальному и измерительному контролю: Асимметрия углового шва (512) Несоответствие фактического значения катета шва проектному значению, рис. ПА 51 Определения термина из разных документов: Асимметрия… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 2601-84: Сварка металлов. Термины и определения основных понятий — Терминология ГОСТ 2601 84: Сварка металлов. Термины и определения основных понятий оригинал документа: 47. Cвapкa трением Сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным относительным перемещением свариваемых… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ВСН 003-88: Строительство и проектирование трубопроводов из пластмассовых труб — Терминология ВСН 003 88: Строительство и проектирование трубопроводов из пластмассовых труб: 17. Автоматическая сварка Сварка, при которой управление ходом технологического процесса осуществляется автоматически. Определения термина из разных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
СТО Газпром 2-2.2-136-2007: Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов. Часть I — Терминология СТО Газпром 2 2.2 136 2007: Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов. Часть I: 3.1.1 автоматическая сварка: Дуговая сварка, при которой возбуждение дуги, подача сварочной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
СВАРКА — общее название более 50 разных технологических процессов создания неразъемного соединения металлических деталей. Один из старейших способов сварки, в настоящее время редко применяемый, кузнечная сварка, при которой соединение деталей… … Энциклопедия Кольера
ГОСТ Р ИСО 857-1-2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения оригинал документа: 6.4 автоматическая сварка: Сварка, при которой все операции механизированы (см. таблицу 1).… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 17325-79: Пайка и лужение. Основные термины и определения — Терминология ГОСТ 17325 79: Пайка и лужение. Основные термины и определения оригинал документа: 57. Абразивно кавитационное лужение Ультразвуковое лужение припоем, содержащим частицы твердого материала Определения термина из разных документов:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

normative_ru_fr.academic.ru

Свариваемая деталь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Свариваемая деталь

Cтраница 4

Свариваемые детали 1 собирают вертикально, без скоса кромок, с зазором 20 — 40 мм. Для формирования шва и предупреждения вытекания жидкого металла и шлака из плавильного пространства по обе стороны зазора располагают медные формирующие ползуны 2, охлаждаемые проточной водой. [46]

Свариваемые детали подогревают в горнах, термических печах или в специальных нагревательных печах со съемным сводом ( фиг. Температура нагрева 650 — 700, скорость 75 — 100 в час в зависимости от толщины стенок и конфигурации детали. [47]

Свариваемые детали и присадочный пруток нагреваются теплоносителем, в качестве которого чаще всего применяется сжатый воздух. Питание горелок сжатым воздухом может осуществляться от магистральной линии, баллона, самостоятельного воздушного компрессора, обеспечивающих требуемое давление и расход воздуха. [48]

Свариваемые детали разрезают механическим путем. В качестве предварительного метода разрезки с последующей механической обработкой кромок может быть использована также газовая и плазменная резка. Газовую резку титана проводят на повышенной по сравнению со сталью скорости при одновременном снижении мощности подогревающего пламени из-за более интенсивного выделения теплоты в зоне реза. Сварные соединения, выполненные непосредственно после газовой сварки, имеют низкую пластичность и склонны к растрескиванию в условиях напряженного состояния. Удаление поверхностного слоя после газовой резки механическим путем на глубину 1 мм позволяет получить высококачественное сварное соединение. [49]

Свариваемые детали необходимо надежно закрепить в специальных приспособлениях, чтобы они не смещались в процессе сварки и охлаждения. Листы целесообразно зажимать под углом 5 — 10, так как они прогибаются в направлении к основанию шва. [50]

Свариваемые детали нагревают до различных температур в разведенном положении, что обеспечивает равномерную пластическую деформацию в зоне соединения. [51]

Свариваемые детали устанавливают на основание, собирают в приспособлении и подключают термопару. Нажимную плиту со штоком опускают на детали. Поворотом винта, связанного через динамометрическую скобу и сильфон с нажимной плитой, устанавливают первоначальное сварочное давление. После этого траверса 7с помощью двигателя или ручного привода перемещается вниз и опускает механизм сжатия со свариваемыми деталями в рабочую камеру до полного соприкосновения нижней стороны герметизирующей крышки с верхним торцом камеры. [52]

Свариваемые детали закрепляются в зажимных устройствах с гидравлическим приводом. [54]

Свариваемые детали ( обечайка и два днища) устанавливают на вращатель и поджимаются центром задней бабки. [55]

Свариваемые детали должны быть собраны под сварку более точно и кромки их обработаны более тщательно, чем деталей из низкоуглеродистой стали; в противном случае в швах могут образоваться дефекты. Особое внимание обращают на равномерность зазора в стыках и чистоту свариваемых кромок. [56]

Свариваемые детали закрепляются вместе и подвергаются обработке ультразвуковыми колебаниями. [57]

Свариваемые детали 2 и 3 ( рис. 126, а) предварительно обтачивают в форме сферы большого радиуса. Этим достигается более равномерный нагрев поверхностей. Если поверхности деталей не закруглить, то участки винипласта, расположенные ближе к центру детали, чрезмерно перегреваются по сравнению с участками, находящимися на дальнем расстоянии от оси. [59]

Свариваемая деталь укладывается на нижнюю губку; затем при помощи регулировочного винта верхняя губка подводится к детали так, чтобы между ними оставался небольшой зазор. Величина зазора выбирается с таким расчетом, чтобы после опускания траверсы 4 и запирания ее серьгой 3 полное зажатие детали происходило при повороте рукоятки / не более чем на V4 — V2 оборота. Для удобства работы сварщика угол поворота рукояток обоих зажимов должен быть подобран приблизительно одинаковым. Груз противовеса 5 должен быть расположен на рычаге так, чтобы обеспечивалось самопроизвольное опрокидывание траверсы после откидывания серьги 3 и в то же время не требовалось усилие рабочего для установки траверсы при зажатии очередной детали. [60]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

ВОПРОСЫ. 6. Что характеризует прочность металла при механических испытаниях? 1. Предел прочности. 2. Предел текучести. 3. Ударная вязкость.

Транскрипт

1 ВОПРОСЫ 1. Как влияет длина дуги на устойчивость ее горения? 1. С увеличением длины дуги устойчивость горения снижается. 2. С увеличением длины дуги устойчивость горения увеличивается. 3. Не оказывает практического влияния. 2. С какой целью выполняется притупление в корне разделки кромок? 1. Для предотвращения вытекания из разделки кромок жидкого металла. 2. Для предотвращения прожога и обеспечения полного провара. 3. Для уменьшения количества наплавляемого металла. 4. Для уменьшения поперечной усадки шва. 3. Как корректируют величину сварочного тока при сварке в вертикальном положении, по сравнению со сваркой в нижнем положении? 1. Не изменяют. 2. Уменьшают на 10-20%. 3. Уменьшают на 50%. 4. Увеличивают на 5%. 4. Какая принята терминология оценки свариваемости металлов? 1. Хорошая, удовлетворительная, ограниченная, плохая свариваемости. 2. Отличная, посредственная. 3. Отличная, неудовлетворительная. 5. Для чего в сталь вводятся легирующие элементы? 11.Для придания стали специальных физико-механических, технологических и. эксплуатационных свойств. 2. Для улучшения свариваемости стали. 3. Для снижения содержания вредных примесей (серы и фосфора) в стали. 6. Что характеризует прочность металла при механических испытаниях? 1. Предел прочности. 2. Предел текучести. 3. Ударная вязкость. 7. На какие две основные группы делятся методы контроля по воздействию на материал сварного соединения? 1. Разрушающие и облучающие. 2. Механические и электронные. 3. Разрушающие и неразрушающие. 8. Что называют «прожогом»? 1. Цилиндрическое углубление в сварном шве. 2. Дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся в результате вытекания части металла сварочной ванны. 3. Воронкообразное углубление в сварном шве. 9. Что такое сварка током обратной полярности? 1. На электроде плюс, на изделии минус. 2. На электроде минус, на изделии плюс. 3. Переменное изменение полярности на электроде и изделии.

2 10. Для чего свариваемые детали собирают с зазором? 1. Для улучшения провара корня шва. 2. Для снижения сварочных напряжений. 3. Для повышения скорости сварки. 4. Для облегчения условий работы сварщика. 11. От чего зависит выбор силы сварочного тока при ручной дуговой сварке? 1. Мощности источника. 2. Диаметра электрода и положения сварного шва в пространстве. 3. Длины дуги. 12. Что указывают буквы «кп» в марке стали Ст3кп? 1. Сталь поставляется с гарантированным химическим составом. 2. Сталь рекомендуется для изготовления сварных конструкций. 3. В стали пониженное содержание вредных примесей. 13. Как изменяется свариваемость с уменьшением содержания углерода в стали? 1. Ухудшается. 2. Улучшается. 3. Не изменяется. 14. Что характеризует пластичные свойства металла? 1. Предел текучести. 2. Относительное сужение и относительное удлинение. 3. Твердость. 15. Какие дефекты сварного шва выявляются с помощью радиографического и ультразвукового контроля? 1. Трещины, непровары, несплавления, поры, неметаллические и металлические включения. 2. Структурные изменения металла, внутренние напряжения. 3. Качество формирования шва с внутренней и наружной сторон. 16. Что называют «подрезом»? 1. Дефект в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом. 2. Острые конусообразные углубления на границе поверхности шва с предыдущим валиком шва или основным материалом. 3. Неправильное положение сваренных кромок друг относительно друга. 17. Какие требования предъявляются к качеству исправленного участка шва? 1. Те же, что и к основному шву. 2. Дополнительные требования по решению мастера или начальника участка. 3. Специальные требования, по решению представителя ОТК предприятия. 18. Почему каждый слой многослойного шва необходимо тщательно зачищать от шлака? 1. Шлак ухудшает стабильность горения дуги. 2. Чтобы избежать появления шлаковых включений в металле шва. 3. Шлак убирать не следует, так как он замедляет охлаждение шва. 4. Шлак убирать не следует, так как он всплывает и обеспечивает защиту нового валика.

3 19. Какие дефекты допускается устранять сварщику (не привлекая руководителя работ) в процессе выполнения сварного соединения? 1. Любые дефекты, включая трещины. 2. Трещины и межваликовые несплавления. 3. Поверхностные поры, шлаковые включения, межваликовые несплавления, подрезы (в соответствии с требованиями НД). 20. Следует ли удалять прихваточные швы, имеющие недопустимые наружные дефекты (трещины, наружные поры и т.д.) по результатам визуального контроля? 1. Следует. 2. Не следует. 3. По усмотрению сварщика. 21. Какой тип источников питания предназначен для сварки на переменном токе? 1. Сварочные трансформаторы. 2. Сварочные выпрямители. 3. Инверторные источники питания. 22. Какой линией изображают невидимый сварной шов на чертеже? 1. Сплошной. 2. Штриховой. 3. Штрих-пунктирной. 23. От чего зависит выбор светофильтра для маски сварщика? 1. От желания сварщика. 2. От зрения глаз сварщика. 3. От величины сварочного тока. 24. Каким образом преимущественно свариваются длинные швы металлоконструкций (свыше 1000 мм)? 1. Напроход (неизменное направление сварки). 2. От середины к концам напроход. 3. Обратноступенчатым методом вразброс (направление сварки на отдельных участках обратное общему направлению сварки). 25. Каким образом преимущественно свариваются короткие швы ( мм)? 1. Напроход (неизменное направление сварки). 2. От середины к концам напроход. 3. От середины к концам обратноступенчатым методом. 26. Какие источники питания применяются для сварки постоянным током? 1. Сварочные трансформаторы. 2. Сварочные источники любого типа. 3. Сварочные выпрямители, генераторы. 27. Каким образом преимущественно свариваются длинные многопроходные швы металлоконструкций (до 1000 мм)? 1. Напроход (неизменное направление сварки). 2. От середины к концам напроход. Каждый последующий проход выполняется в противоположном направлении. 3. От середины к концам обратноступенчатым методом.

4 28. Какой линией изображают видимый сварной шов на чертеже? 1. Сплошной. 2. Штриховой. 3. Штрих-пунктирной. 29. В каких случаях ручные электроинструменты (входящие в комплект сварочного оборудования) должны быть выключены и отсоединены от электрической сети? 1. При перерывах в работе и по окончанию работы 2. При смазке и очистке 3. При смене рабочего инструмента (ножей и пр.) 4. Правильные ответы 1,2 и Какую электрическую величину измеряют электрическим прибором — вольтметром? 1. Силу электрического тока в цепи. 2. Напряжение в электрической цепи. 3. Электрическую мощность, потребляемую электрической цепью. 31. Для чего служит сварочный трансформатор? 1. Для изменения частоты переменного тока. 2. Для понижения напряжения переменного тока. 3. Для изменения напряжения постоянного тока. 32. Какой тип источников питания предназначен для сварки на переменном токе? 1. Сварочные трансформаторы. 2. Сварочные выпрямители. 3. Инверторные источники питания. 33. Каким образом преимущественно свариваются средние швы металлоконструкций ( мм)? 1. Напроход (неизменное направление сварки). 2. От середины к концам напроход. 3. От середины к концам обратноступенчатым методом. 35. Укажите марку стали, которая сваривается без особых ограничений, независимо от толщины металла, температуры окружающего воздуха 1. 45Х; 2. сталь 10; 3. 30ХМ; 4. 15ХГСА. 36. Укажите содержание химических элементов в сварочной проволоке марки Св 08ГА? 1. 0,08% углерода, до 1% марганца, до 1% азота; 2. 0,8% углерода, до 1% марганца, до 1% азота; 3. 0,08% углерода, до 1% марганца, пониженное содержание серы и фосфора 4. 8% углерода, до 1% марганца, пониженное содержание серы и фосфора. 37. При сварке деталей из низкоуглеродистой стали угловым швом в вертикальном положении, толщине металла 5 мм, диаметре электрода 3-4 мм, сила тока А А

5 А А 38.Для прижима двух и более деталей друг к другу или для установки и закрепления деталей в определенном положении служат 1. стяжки; 2. домкраты; 3. распорки; 4. струбцины. 39. На котором из предложенных изображений сварных соединений приведено тавровое соединение? 40. В условном обозначении электродов Э 42А указывает 1. марку электрода; 2. тип электрода; 3. электрод для сварки стали толщиной 4 мм; 4. электрод диаметром 4 мм для сварки стали. 41. В какой цвет окрашивают кислородный баллон? 1. белый, 2. голубой, 3. красный. 42. Какое смещение допускается при сборке труб под дуговую сварку с одинаковой толщиной стенки труб? 1. 20% толщины стенки трубы, 2. 10% толщины стенки трубы, 3. не более 2 мм. 43. С какой целью наклоняют электрод при сварке? 1. для зажигания дуги, 2. для выполнения колебательных движений электродом, 3. для изменения глубины провара. 44.Что включает в себя сварное соединение? 1. Металл шва, зона сплавления и околошовная зона. 2. Металл шва и зона термического влияния. 3. Металл шва, зона сплавления, зона термического влияния, основной металл.

6 45. Какая деформация образуется вследствие несимметричного расположения швов относительно центра изгиба стержней или неодновременного наложения швов: 1. изгиб, 2. кручение, 3. продольная. 46. До какой температуры должен быть нагрет металл, чтобы начался процесс газокислородной резки? 1. До температуры плавления металла 2. До температуры воспламенения металла в кислороде 3. До температуры плавления окислов 47. Электродами какого диаметра выполняют потолочные швы? 1. до 4 мм; 2. не более 5 мм; 3. до 3 мм; 4. любыми. 48. Какой вид термообработки является упрочняющей и заключается в нагреве металла до определенной температуры, выдержке и затем быстром охлаждении со скоростью больше критической? 1. Отпуск 2. Отжиг 3. Закалка 4. Нормализация 49. Электроды с особо толстым покрытием обозначаются буквой 1. М 2. Д 3. С 4. Г 50. Укажите марку стали, которая сваривается без особых ограничений, независимо от толщины металла, температуры окружающего воздуха 1. 4Г2АФ 2. ВСт3сп 3. 20ХГСА 4. 30ХН2МФА 51. Укажите содержание химических элементов в сварочной проволоке марки Св 10Г2? 1. 1% углерода, до 2% марганца; % углерода, до 2% марганца; 3. 0,1% углерода, до 2% марганца; 4. 0,01% углерода, 1% марганца. 52. При сварке деталей из низкоуглеродистой стали угловым швом в нижнем положении, толщине металла 5 мм, диаметре электрода 3-4 мм, сила тока А А А А 53. Допускается ли совместная перевозка кислородных баллонов с баллонами горючих газов как наполненных, так и пустых?

7 1. не допускается, 2. допускается, 3. можно, но пустые. 54. Допустимы ли горячие и холодные трещины в сварном соединении? 1. да, 2. нет, 3. да для не закаливающихся сталей. 55. Заваривая кратер, можно ли электрод выводить на основной металл? 1. да, 2. нет, 3. да, для не закаливающихся сталей. 56. Что означает знак О на чертежах сварных швов: 1. шов в замкнутой линии, 2. усиление шва не снять, 3. знак ставится перед размером катета. 57. Каким способом устраняют подрезы, поверхностные поры малой величины, вогнутость шва: 1. механическим, 2. термическим, 3. местным вскрытием 4. подваркой. 58. Какое сварное соединение называют угловым? 1. из двух деталей, расположенных в одной плоскости и примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями; 2. из двух элементов, расположенных под углом друг к другу и сваренных в месте приложения их кромок; 3. соединяемые элементы которого расположены параллельно и частично перекрывают друг друга; 4. в котором к боковой поверхности одного элемента примыкает под углом и приварен торцом другой. 59. Выберите виды неразрушающего контроля качества сварного соединения. 1. радиационный, течеисканием, магнитный, акустический; 2. радиационный, механические испытания, магнитный, акустический; 3. радиационный, течеисканием, магнитный, коррозионные испытания 4. статические испытания на растяжение, динамические испытания на усталость, измерение твердости, коррозионные испытания 60. Какие основные конструктивные элементы характеризуют подготовку кромок для стыкового соединения в соответствии с ГОСТ ? 1. глубина проплавления; ширина шва, выпуклость; 2. зазор, притупление, угол скоса; 3. глубина проплавления; ширина, катет; 4. зазор, притупление, ширина шва. 61. Какие основные конструктивные элементы характеризуют стыковой шов сварного соединения в соответствии с ГОСТ ? 1. ширина шва, выпуклость; 2. зазор, притупление, угол скоса; 3. глубина проплавления; ширина, катет;

8 4. зазор, притупление, ширина шва. 62. Какую полярность применяют при сварке тонкостенных изделий, тонколистовых конструкций, а также сталей, не допускающих перегрева? 1. обратную полярность; 2. прямую полярность; 3. не имеет значения. 63. При зажигании пламени нужно открыть последовательно: 1. ацетилен, кислород 2. кислород, ацетилен 3. кислород, водород 64. Какие металлы не поддаются кислородной резке? 1. низкоуглеродистые стали, 2. высоколегированные стали, 3. медь, алюминий. 65. Какая марка стали сварочной проволоки при сварке стали даст наиболее качественный шов? 1. Св 0,8, 2. Св 0,8А, 3. Св 0,8 ГА. 66. Что может быть причиной взрыва кислородных баллонов? 1. попадание масла на вентиль, 2. неправильное хранение, 3. неправильная транспортировка. 67. Можно ли возбудить сварочную дугу, не касаясь электродом свариваемого изделия? 1. можно методом чирканья, 2. можно с применением осциллятора, 3. нельзя. 68. Почему при сварке в углекислом газе ограничивают напряжение? 1. При увеличенном напряжении дуги возрастает вероятность прожога металла. 2. При увеличенном напряжении дуги увеличивается окисление и разбрызгивание металла. 3. С целью удобства манипулирования сварочной дугой. 69. Какая минимальная категория электробезопасности должна быть у электросварщика при работе на электроустановках? 1. 1, 2. 2, Как зависит род и полярность тока на ширину шва? 1.Род и полярность тока не влияет на ширину шва. 2. При сварке постоянным током обратной полярности ширина шва меньше. 3. При сварке постоянным током обратной полярности и переменным током ширина шва увеличивается. 71. Из предложенных вариантов выберите тот, в котором приведены виды дуговой сварки:

9 1. РДС, сварка в защитных газах, газовая сварка; 2. РДС, сварка в защитных газах, сварка под флюсом; 3. РДС, сварка в защитных газах, контактная сварка; 4. РДС, сварка в защитных газах, термитная сварка. 72. Как рассчитать силу сварочного тока при РДС? 1. I св. = K. S, где К коэффициент, равный А/мм, S — толщина металла, мм 2. I св. = K. d, где К коэффициент, равный А/мм, d- диаметр электрода, мм 3. I св. = K. Uд, где К коэффициент, равный А/мм, Uд напряжение дуги, В 4. I св. = K. 2d, где К коэффициент, равный А/мм, d- диаметр электрода, мм 73. Какие основные конструктивные элементы характеризуют форму разделки кромок? 1. глубина проплавления; ширина, выпуклость; 2. зазор, притупление, угол скоса; 3. глубина проплавления; ширина, угол скоса; 4. зазор, притупление, ширина. 74. Какой из видов дефекта получается, когда жидкий металл натекает на основной металл? 1. Наплыв 2. Трещина 3. Подрез 4. Усадочная раковина 75. Какую полярность применяют при сварке деталей, требующих большого подвода теплоты для прогрева кромок? 1. обратную полярность; 2. прямую полярность; 3. не имеет значения. 76. Какой из видов дефекта имеет продольное углубление вдоль линии сплавления сварного шва с основным металлом? 1. Утяжина 2. Трещина 3. Подрез 4. Усадочная раковина 77. Какой шов накладывают при сварке труб первым? 1. облицовочный, 2. корневой, 3. наплавочный. 78. Какую роль играют газообразующие вещества в электродном покрытии? 1. Нейтрализуют вредное влияние серы и фосфора в металле шва. 2. Повышают пластичность наплавленного металла. 3. Защищают расплавленный металл сварного шва от взаимодействия с воздухом. 79. Следует ли перед началом аргонодуговой сварки продувать аргоном газовые коммуникации и горелки? 1. Не следует. 2. По усмотрению сварщика. 3. Следует продувать аргоном газоподводящие шланги и горелку.

10 80. Как влияет уменьшение величины тока на глубину провара? 1. Величина тока не влияет на глубину провара, а влияет на длину дуги. 2. Увеличение тока увеличивает глубину провара. 3. Уменьшение тока уменьшает глубину провара. 81. Что происходит с размерами сварочной ванны при подогреве изделия перед сваркой при неизменных режимах сварки? 1. Увеличиваются. 2. Уменьшаются. 3. Не изменяются. 82. Что такое легированные стали? 1. Содержащие один или несколько элементов в определенных концентрациях, которые введены в них с целью придания заданных физико-химических и механических свойств. 2. Обладающие определенными физико-химическими свойствами за счет снижения содержания углерода, серы, фосфора или термической обработки. 3. Обладающие определенными физико-химическими свойствами после специальной термомеханической обработки. 83. Как необходимо произвести заварку дефектного участка шва, если сварка производилась с предварительным подогревом? 1. С замедленным охлаждением после сварки. 2. На увеличенных режимах сварки. 3. С подогревом. 84. Укажите порядок исправления шва со скоплением газовых пор и шлаковых включений на части его сечения. 1. Дефектный участок сварного шва удаляется до «здорового» металла с образованием U-образной разделки кромок с последующей его заваркой после подтверждения при контроле полноты удаления дефектов. 2. Дефектный участок удаляется полностью с образованием первоначальной формы разделки и последующей заваркой. 3. Дефектный участок не удаляется, а исправляется сваркой. 85. Как заземляется сварочное оборудование? 1. Должен быть предусмотрен приваренный к оборудованию медный провод, расположенный в доступном месте с надписью «Земля». 2. На оборудовании должен быть предусмотрен болт (винт, шпилька) с контактной площадкой, расположенный в доступном месте, с надписью «Земля». 3. На оборудовании должен быть предусмотрен болт и вокруг него контактная площадка, расположенные в доступном месте с надписью «Земля». 86. Когда появляются временные сварочные деформации? 1. Во время сварки. 2. После сварки. 3. После охлаждения свариваемого металла. 87, Какая принята терминология оценки свариваемости металлов? 1. Хорошая, удовлетворительная, ограниченная, плохая свариваемости. 2. Отличная, посредственная. 3. Отличная, неудовлетворительная.

11 88. Как исправляются свищи в сварном шве? 1. Удалением дефектного места до «здорового» металла механическим способом с последующей заваркой. 2. Заваркой с последующей механической обработкой. 3. Выборкой механическим способом дефектного места на всю толщину шва с последующей заваркой выборки. 89. Как следует производить подсоединение заземляющего провода от сварочного источника к свариваемому изделию? 1. Прижать оголенную жилу сварочного провода грузом к изделию. 2. Применять специальные клеммы заземления или струбцины. 3. Оголенная жила провода должна запаиваться с деталью. 90. Какое изолирующее средство защиты от поражения током относится к основным? 1. Резиновая обувь. 2. Резиновые коврики. 3. Диэлектрические резиновые перчатки. 4. Изолирующие подставки. 91. В каких случаях ручные электроинструменты (входящие в комплект сварочного оборудования) должны быть выключены и отсоединены от электрической сети? 1. При перерывах в работе и по окончанию работы 2. При смазке и очистке 3. При смене рабочего инструмента (ножей и пр.) 4. Правильные ответы 1,2 и Как влияет подогрев изделий в процессе сварки на величину сварочных деформаций? 1. Увеличивает деформацию изделия. 2. Уменьшает деформацию изделия. 3. Не влияет. 93. Укажите причины образования горячих трещин. 1. Повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, серы, фосфора, глубокая и узкая сварочная ванна. 2. Пониженное содержание в металле шва углерода, кремния, серы, фосфора, глубокая и узкая сварочная ванна. 3. Повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, серы, фосфора, широкая сварочная ванна. 94. Какую электрическую величину измеряют электрическим прибором — вольтметром? 1. Силу электрического тока в цепи. 2. Напряжение в электрической цепи. 3. Электрическую мощность, потребляемую электрической цепью. 95. Что понимают под магнитным дутьем дуги? 1. Отклонение дуги от оси электрода под действием магнитного поля или ферромагнитных масс. 2. Периодическое прерывание дуги. 3. Сварка на удлиненной дуге.

12 96. До какого напряжения в электроустановке не требуется защитное заземление? 1. До 36 В переменного и 80 В постоянного тока. 2. До 42 В переменного и 100 В постоянного тока. 3. До 50 В переменного и 120 В постоянного тока. 97. Из каких частей состоит электрическая дуга? 1. Из катодной, анодной, центральной областей. 2. Из зоны эмиссии, ионизации и деионизации. 3. Из столба дуги, анодной и катодной областей дуги. 98. Что обозначают буквы «А» и «АА» в маркировке сварочной проволоки Св- 08А или Св-08АА? 1. Пониженное и низкое содержание серы и фосфора в проволоке. 2. Пониженное содержание углерода в проволоке. 3. Пониженное содержание фосфора в проволоке и высокую пластичность. 99. Перечислите все виды сварных швов, применяемых в сварочном производстве: 1. Стыковые, тавровые, нахлесточные, угловые, торцовые 2. Стыковые, угловые, нахлесточные 3. Стыковые, стыковые с подваркой корня шва, тавровые, нахлесточные, угловые 100. Перечислите все пространственные положения сварных швов в пространстве: 1. Нижнее, вертикальное, горизонтальное, потолочное, в лодочку 2. Нижнее, вертикальное, горизонтальное, потолочное 3. Нижнее, вертикальное, горизонтальное, потолочное, тавровое

docplayer.ru

Способ сварки круговых соединений в листовых конструкциях

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам сварки круговых соединений в листовых конструкциях и предназначено для получения круговых сварных соединений с минимальными остаточными деформациями . Целью изобретения является интенсификация снижения сварочных дедеформаций . Это достигается тем, что свариваемые детали собирают с зазором , соответствующим 1,5-1,8 толщины наружной детали. Сварку ведут углом вперед электродом, установленным под углом 40-60° к плоскости стыка в зоне сварки в сторону наружной детали. Присадку смещают от оси стыка в сторону наружной детали на величину диаметра присад-. ки. При этом получают сварной шрв со смещением направлейного металла в плоскости, перпендикулярной шву. Деформирование зоны сварного соединения производят радиально по направ лению к наружной детали. Прижатие к подкладке во время деформирования осуществляется с возможностью i радиального перемещения кромок. Деформирование по времени должно про (Л исходить раньше , чем полностью завершится усадка сварного соединения . После сварки получают шов с остаточной деформацией, допустимой техническими условиями эксплуатации. 3 ил. 1 табл. ю 4 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН (д) 4 В 23 К 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3873363/25-27 (22) 28 ° 03.85 (46) 07.!2.86. Бюл. У 45 (72) Л.В.Карасева и M.Á.Æóêîâ (53) 62!.78!.75.011(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 406670, кл. В 23 К 28/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 590113, кл. В 23 К 28/00, 1976, (54) СПОСОБ СВАРКИ КРУГОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ (57) Изобретение относится к области сварки, в частности к способам сварки круговых соединений в листовых конструкциях и предназначено для получения круговых сварных соединений с минимальными остаточными деформациями. Целью изобретения является интенсификация снижения сварочных дедеформаций. Это достигается тем, что свариваемые детали собирают с зазором, соответствующим 1,5-1,8 толщины

„„SU,„, 1274886 А1 наружной детали. Сварку ведут углом вперед электродом, установленным под углом 40-60 к плоскости стыка в зоо не сварки в сторону наружной детали. Присадку смещают от оси стыка в сторону наружной детали на величину диаметра присад-. ки. При этом получают сварной шов со смещением направлейного металла, в плоскости, перпендикулярной шву.

Деформирование зоны сварного соединения производят радиально по направ лению к наружной детали. Прижатие к подкладке во время деформирования осуществляется с возможностью радиального перемещения кромок ° Деформирование по времени должно происходить раньше, чем полностью завершится усадка сварного соединения. После сварки получают шов с остаточной деформацией, допустимой техническими условиями эксплуатации.

3 ил. 1 табл.

1274886

Изобретение относится к области сварки круговых швов с минимальными остаточными деформациями и может быть применено в различных отраслях промышленности при изготовлении каркасных и оболочковых конструкций.

Целью изобретения явлется интенсификация снижения сварочных деформаций в круговых сварных соединени-;. ях.

На фиг.1 приведена схема осуществления способа; на фиг.2 вЂ” направление деформирования шва и околошовной эоны; на фиг.3 вЂ” готовое сварное соединение, сечение.

Способ осуществляют следующим образам.

На подкладку 1 устанавливают детали 2 и 3 с зазором 4, составляющим

5 вЂ” 1,8 толщины наружной детали 2.

Если зазор между свариваемыми деталями будет меньше 1,5 толщин наружной детали, то количества наплавленного и деформируемого металла будет недостаточно, чтобы сместить кромки наружной детали на величину их усадки, что приведет к остаточной деформации; если же зазор между свариваемыми деталями будет больше 1,8 толщины наружной детали, то будет иметь место другой вид деформации вЂ” угловая или изгиб по шву. С учетом этого зазора перед сборкой вырезают отверстие в наружной детали, а внутреннюю деталь 3 прижимают к подкладке жестко, например, магнитным прижимом (не показан). Если же ввариваемый элемент выполнен с внутренним отверстием, то его крепят или механическим, или пневматическим прижимом. Наружную деталь 2 по диаметру зажимают клавишными прижимами 5.

Электрод 6 устанавливают углом вперед и с наклоном под углом са о

40-60 к плоскости стыка 0-0, причем углом в сторону наружной детаа ли. Наклон электрода больше 60 ведет к неравномерному проплаву, т, е. плохо формируется корень шва, а угол о наклона меньше 40 не обеспечивает необходимую величину наплавки на кромку наружной детали. Присадочную проволоку П смещают в сторону на-ружной детали 2 от стыка О-О на величину и, равную диаметру присадки.

Зажигают дугу и перемещают электрод

6 углом вперед по стыку, представляющему собой окружность. Сварной шов

30 круговая деталь имеет диаметр 90 мм и толщину 3,0 мм. Наружная деталь имеет толщину 2,5 мм. Зазор в стыке деталей должен быть 6 толщины

35 наружной детали, т.е. 4,0 мм. Следовательно, отверстие в наружной детали вырезают диаметром 90+8 вЂ” 98 мм. Детали устанавливают на подкладке и прижимают прижи40 мами с усилием 20 кгс/мм . Электрод о устанавливают под углом 50 к плоскости стыка деталей,в зоне сварки с наклоном в сторону ввариваемой детали, т.е. углом к кромкам наружной детали. Кроме того, электрод наклоняют углом вперед. Присадочную проволоку диаметром 1,6 мм смещают от оси стыка на 1 6 мм в сторону наружной детали. Сварку производят на режиме: I = 150 А, U =

10 В, Ч .= 1О и/ч, расход аргона

10 л/мин, диаметр вольфрамового электрода 2,5 мм. Ширина клавишных прижимов в зоне сварки 15 мм. При сварке на кромке наружной детали образуется валик (усиление шва). Как только электрод переходит границу клавиша, усилие на последней сни5 !

О !

2О

25 выполняют с усилением 7 вдоль кромки детали 2. Клавишные прижимы 5 выполнены такой ширины, чтобы сварной шов оставался в упруго-пластическом состоянии, когда электрод переместится к расположению следующего зажима. В это время предыдущий зажим ослабляет нажатие на кромку детали

2 так, чтобы кромка могла переместиться в радиальном направлении.

В это время ролик 8 деформирует участок waa, находящийся на уровне ослабленного прижима, по направлению радиуса ввариваемого элемента 3, и кромка детали 2 на этом участке перемещается от шва по стрелке В (фиг.2), т.е. в сторону, противоположную направлению усадки.

Таким образом, деформация от усадки в круговом сварном соединении предотвращается принудительным деформированием сварного шва с усилением на внешней кромке в сторону, обратную направлению усадки. Сварное соединение, выполненное предлагаемым способом имеет остаточную деформацию, допустимую техническим условиями, без исправлений.

П р и и е р. Сваривают две детали из стали Х18Н10Т. Внутренняя

3 12748 жают до 5 кг/мм и этот участок шва, находящегося в пластическом состоянии, деформируют роликом по направлению радиуса ввариваемого элемента: от вариваемой детали к наружной.

При этом кромки наружной детали.перемещаются также в радиальном направлении, т.е. в сторону обратную направлению усадки. Так проваривают и деформируют в процессе сварки весь 1б круговой шов. Затем отводят электрод, убирают прижимы.

Сварное круговое соединение практически не имеет остаточной деформа» ции. Для сравнения сваривают круговые сварные соединения известным способом. После удаления прижимов сваренное по известному способу круговое соединение. имеет большую остаточную деформацию: отклонение от плоскости порядка 6,0 мм. После осадки на прессе компенсационного кольца деформация уменьшается, но остается значительной (3,0 мм), поэтому подлежит обязательной правке. 25

Результаты приведенных исследований сведены в таблицу.

Формула изобретения

Величина зазора, мм

Величина остаточной деформации по отклонению от

Угол наклона

Способ сварки

Марка ма териала толщина, мм электрода,град плоскости

Предлагаемый 1Х18Н10Т

6 =3,0 и

2,5 мм

1,58 =1,5х л2,5=3,8=

=4,0 мм

1,0 мм вЂ” допустим беэ исправления

0,8 мм -«и и

0,5 мм -«и

60 и»

1,8 мм нужно править

Наблюдалось неравномерное формирование корня шва

«и»

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ позволяет снизить остаточные деформации в конструкциях от сварных круговых соединений на 70-80Х.

Способ сварки круговых соединений в листовых конструкциях, включающий сборку кругового элемента с наружной деталью, их прижатие к подкладке, сварку неплавящимся электродом и деформирование эоны сварного соединения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации снижения сварочных деформаций, сборку свариваемых деталей осуществляют с зазором, составляющим 1,51,8 толщины наружной детали, сварку ведут углом вперед электродом, установленным под углом 40-60 к . плоскости стыка в зоне сварки в сторону наружной детали, и с присадкой, которую в процессе сварки смещают от оси стыка в сторону наружной детали на величину, равную диаметру присадки, деформирование зоны сварного соединения производят радиально по направлению к наружной детали, а в процессе прижатия деталей к подкладке во время деформирования осу ществляют радиальное перемещение кромок.

1274886

Продолжение таблицы

I!,8S =

=4 5 мм

50 0,5 мм

1,481=

=3,5 мм

l,9В =

5,0 мм и

6,0 мм

Б=з,о и

2,5 мм После осадки

3,0 мм вЂ” необходима правка

П р и м е ч а н и е. Соотношение величин зазора и угла наклона электрода ос.таются неизменны для других толщин свариваемых деталей

Извест- 1Х18Н10Т После сварки ный

50 1,6 мм вЂ” нужно править, мало наплавленного металла, чтобы снять остаточную деформацию

50 Образовался .изгиб относительнЬ шва (широкая зона наплавки шва) 1274886

Составитель Л.Назарова

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Редактор Н.Егорова

Заказ 6520/13 Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

www.findpatent.ru

Сборка деталей под сварку — Техника дуговой сварка

Сборка деталей под сварку

Категория:

Техника дуговой сварка

Сборка деталей под сварку

Трудоемкость сборки деталей под сварку составляет около 30% от общей трудоемкости изготовления изделия. Для уменьшения времени сборки, а также для повышения ее точности применяют различные приспособления.

Сборка под сварку может выполняться следующими способами:– полная сборка изделия из всех входящих в него деталей с последующей сваркой всех швов;– поочередное присоединение деталей к уже сваренной части изделия— при невозможности применения первого способа;– предварительная сборка узлов, из которых состоит изделие, с последующей сборкой и сваркой изделия из собранных узлов; этот способ наиболее рационален, он применяется при изготовлении крупных и сложных конструкций (суда, вагоны, мосты и пр.).

Для сборки и сварки колонн, балок, стоек сложного сечения, а также листовых конструкций из стали толщиной более 8 мм применяют приспособления, допускающие некоторое перемещение элементов конструкции при усадке металла швов.

Приспособления могут быть предназначены только для сборки Деталей под сварку или только для сварки уже собранных деталей.

Применяют также и комбинированные сборочно-сварочные приспособления.

Для сборки листовых конструкций удобны электромагнитные стенды, которые фиксируют положение кромок свариваемых листов. На электромагнитных стендах может производиться сборка и сварка листов толщиной до 15 мм. Недостаток подобного рода приспособлений — отрицательное влияние магнитного поля на сварочную дугу в процессе сварки.

При массовом изготовлении одинаковых конструкций применяют специализированные сборочные кондукторы с механизмами для зажатия деталей. В этих кондукторах производится сборка и прихватка деталей, затем изделие освобождается из кондуктора и подается на площадку или стенд для сварки.

Проверка точности сборки производится шаблонами и щупами .

Собранные узлы или детали соединяют прихватками. Сварочные прихватки представляют собой короткие швы с поперечным сечением до 7% поперечного сечения полного шва. Длина прихватки от 20 до 100 мм в зависимости от толщины свариваемых листов и длины шва; расстояние между прихватками в зависимости от длины швов — 500—1000 мм. Прихватки выполняют теми же электродами, что и сварку изделия.

Рис. 1. Магнитный стенд: 1 — электромагниты, 2 — свариваемые листы

Рис. 2. Инструмент для проверки качества сборки: а — угла раскрытия кромки, б — прямого угла, в — смещения листов, г —зазора между листами при сварке внахлестку, д — зазора при сварке втавр и встык

Прихватки препятствуют перемещению деталей, что может привести к трещинам в прихватках при охлаждении. Чем больше толщина свариваемых листов, тем больше растягивающая усадочная сила в прихватках и больше возможность образования трещин. Поэтому сборку на сварочных прихватках применяют для конструкций из листов небольшой толщины (до 6—8 мм). При значительной толщине листов необходимо обеспечить податливость деталей, например, осуществлять сборку на гребенках (эластичные прихватки) и сборку изделия с гибкими деталями (решетчатые фермы, узлы судов с перегородками и др.).

Читать далее:

Техника выполнения швов

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

Сварка оплавлением — обзор

25.1.3 Ультразвуковая сварка

DuPont: Zytel

Детали армированного стекловолокном нейлона Zytel можно сваривать ультразвуком; иногда с большей легкостью, чем неармированный материал. Смолы серии Zytel nylon 79G, 70G можно сваривать с прочностью сварного шва, равной только прочности основного неармированного материала, поскольку в сварном шве не происходит армирования стеклом. По этой причине, если требуется, чтобы прочность сварного шва была равна прочности армированной смолы, площадь стыка должна быть увеличена по отношению к толщине стенки.Это легко сделать с помощью срезного соединения. Из армированных стекловолокном смол Zytel, Zytel 79G13 является наиболее трудным для сварки. При уровне армирования 13% стекла под сварочным рожком все еще могут возникать чрезмерные царапины и высыхание.

Нейлоновые смолы после формования впитывают несколько больше влаги из воздуха, чем большинство других пластиков. Влага, выходящая с поверхностей стыка во время сварки, приводит к ухудшению качества сварки. Для достижения наилучших результатов детали Zytel следует либо сваривать ультразвуком сразу после формования, либо перед сваркой хранить в сухом состоянии после формования.Воздействия в течение 1-2 дней при относительной влажности 50% и температуре 23 ° C (73 ° F) достаточно для ухудшения качества сварки на 50% или более. Сварка деталей при более длительном, чем обычно, времени сварки может компенсировать эту потерю качества сварки, но часто за счет сильного оплавления сварного шва и царапин под сварочным рожком. Температура детали около рупора приближается к температуре соединения во время сварки, поэтому удлинение сварочных циклов может вызвать серьезные проблемы.

Детали можно хранить в сухом состоянии до нескольких недель, запечатав их в полиэтиленовые пакеты сразу после формования.Для более длительных периодов необходимо принимать более строгие меры защиты, такие как использование банок, банок или термосвариваемых пакетов с влагонепроницаемым покрытием. Детали, которые впитали влагу, можно высушить перед сваркой в сушильном шкафу.

Ссылка: DuPont Engineering Polymers. Общие принципы проектирования — Модуль I, Руководство по проектированию для поставщиков, Компания DuPont, 2002.

DuPont: Zytel

Если сварочное оборудование установлено в условиях, обеспечивающих качественные сварные швы в непигментированных деталях, качество сварных швов в пигментированных деталях может быть заметно ниже. отражается на сварных швах меньшей прочности и большей хрупкости.Присутствие пигментов, по-видимому, влияет на тепловыделение в месте стыка. Часто более низкое качество сварки может быть компенсировано сваркой пигментированных деталей при более продолжительном времени сварки, чем для непигментированных деталей. Однако такое более длительное время сварки может привести к нежелательным эффектам, таким как образование избыточного сварного оплавления и образование царапин под сварочным рожком. Альтернативным решением может быть использование красителей, которые не оказывают существенного влияния на ультразвуковую сварку.

Неблагоприятное влияние пигментов на ультразвуковую свариваемость также распространяется на сварку материалов с добавлением смазочных материалов и смазок для форм с внешним или внутренним составом.Относительно небольшие количества таких материалов, по-видимому, отрицательно влияют на способы выделения тепла в соединении во время сварки. Если при формовании формовочного материала, не содержащего в иных случаях смазочного материала, используются аэрозольные смазки для форм, эти детали следует тщательно очистить перед сваркой.

Ссылка: Ультразвуковая сварка Delrin Acetal Resin, Zytel Nylon Resin, Lucite Acrylic Resin, технический отчет поставщика (171), DuPont Company, 1972 г. сила была изучена.Видно, что прочность сварного шва обычно обратно пропорциональна силе сварного шва. Высокое сварочное усилие способствует сильному выравниванию молекул и приводит к более слабым сварным швам. При более низких усилиях сварки (<455 Н; 102 фунт-силы) это соотношение не выполняется из-за коробления образца. Путем изменения силы во время цикла сварки было обнаружено, что одновременно можно добиться как короткого времени цикла, так и прочных сварных швов. Профилирование усилия приводит к максимальной прочности сварных швов, в то время как время сварки для полиамида сокращается на 28%.В полиамиде также наблюдается значительное увеличение прочности с 24 до 41 МПа (3480–5950 фунтов на кв. Дюйм), т.е. на 71%. Микрофотографии зоны сварного шва показали, что это увеличение связано с увеличением площади сварного шва в результате того, что направитель энергии вбивается в нижнюю часть во время стадии высокого усилия цикла сварки.

Ссылка: Грюэлл Д.А.: Амплитудно-силовое профилирование: исследования ультразвуковой сварки термопластов. ANTEC 1996, Материалы конференции, Общество инженеров по пластмассам, Индианаполис, май 1996.

Нейлон

Ультразвуковая сварка — очень сложный процесс, который трудно контролировать, особенно для полукристаллических полимеров. Были исследованы два подхода к улучшению управления ультразвуковой сваркой — контроль пороговой мощности и отслеживание мощности с обратной связью. Контроль порогового значения мощности основан на быстром росте мощности, который наблюдается ближе к концу сварки, для срабатывания отключения ультразвуковой вибрации. Для отслеживания мощности с обратной связью по заданной кривой мощности амплитуда вибрации изменяется в реальном времени, чтобы наложить кривую мощности, которая, как известно экспериментально, обеспечивает хорошие соединения.Для полиамида эти два подхода превзошли энергетический режим, режим смещения и режим времени в создании прочных соединений с низкими стандартными отклонениями.

Ссылка: He F: Влияние регулировки амплитуды и давления на прочность термопластов, сваренных ультразвуковой сваркой. ANTEC 1996, Материалы конференции, Общество инженеров по пластмассам, Индианаполис, май 1996.

Поведение при разрыве сварных соединений твердого тела

\ n

2. Методы и материалы

\ n

Авторы начинают со сварки трением, так как они работали над этой теме уже несколько лет.Сварка трением — это метод сварки в твердом состоянии, который используется в течение последних 20 лет. Основными входными параметрами для сварки являются давление трения, давление осадки, длина прожига и скорость вращения. Эти параметры можно варьировать, чтобы получить различное качество сварного соединения. Также видно, что характер разрушения и место его возникновения различаются в зависимости от параметров сварки трением.

\ n \ n

2.1 Параметры сварки трением — нержавеющая сталь

\ n

Низкоуглеродистая сталь была сварена трением с нержавеющей сталью, и сообщалось о фрактографии для различных комбинаций параметров сварки трением.Точно так же алюминий был сварен трением с медью, и была изучена микрофотография, сделанная на сканирующем электронном микроскопе, для определения типа разрушения.

\ n

Такая же процедура применяется для сварки трением с перемешиванием и лазерной сварки. Проведен анализ сварных соединений трением с перемешиванием как для швов черных металлов, так и для швов цветных металлов.

\ n

Сварка трением низкоуглеродистая сталь-нержавеющая сталь проводилась со следующими параметрами (\ nТаблица 1 \ n).

\ n \ n\ n\ n\ n\ n\ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n

S.№	Давление трения (МПа)	Давление осадки (МПа)	Длина выгорания (мм)	Об / мин (об / мин)
1	120	180	6	2000
2	120	180	6	1000
3	120	180	2	2000
4	120	180	2	1000
5	120	127.5	6	2000
6	120	127,5	6	1000
7	120	127,5	2	2000
8	120	127,5	2	1000
9	40	180	6	2000
10	40	180	6	1000
11	40	180	2	2000
12	40	180	2	1000
13	40	127.5	6	2000
14	40	127,5	6	1000
15	40	127,5	2	2000
16	40	127,5	2	1000

Таблица 1.

Параметры сварки трением для комбинации низкоуглеродистая сталь-нержавеющая сталь.

\ n

\ n \ nВ таблице 2 \ n приведены параметры сварки трением алюминия и меди.

\ n \ n\ n\ n\ n\ n\ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n

S. No.	Давление трения (МПа)	Давление осадки (МПа)	Длина выгорания (мм)	Скорость вращения (об / мин)
1	64	160	2	750
2	80	120	2	1000
3	64	64	2	1000
4	32	96	3	1000

Таблица 2.

Параметры сварки трением для комбинации алюминия и меди.

\ n

Сварка алюминия с медью с прослойкой никеля выполнялась со следующими параметрами, как показано ниже в \ nТаблице 3 \ n.

\ n \ n\ n\ n\ n\ n\ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n

Давление трения (МПа)	Давление осадки (МПа)	Время осадки (с )	Длина прожига	Скорость вращения шпинделя (об / мин)
40	110	3	2	1500
40	130	2.5	2	1500
60	110	2	3	1500
80	95	3.5	3	1600
80	120	3	2	1600

Таблица 3.

Алюминий-медь с параметрами межслойной сварки.

\ n

Подробное исследование Ахмеда и др.[1] показали, что при сварке трением 5052 с перемешиванием со сплавами 7075 оптимальными параметрами были скорость инструмента 1400 об / мин и поперечная скорость 200 мм / мин.

\ n \ n \ n

3. Результаты и обсуждение

\ n \ n

3.1 Фрактографические исследования швов трения из низкоуглеродистой стали и нержавеющей стали

\ n

Фрактографические исследования были выполнены на образцах, сваренных трением; Здесь показаны типичные фрактограммы SEM. Показана типичная СЭМ-микрофотография разрушения на стороне низкоуглеродистой стали [2]. Здесь мы обнаруживаем, что отказ от смешанного режима (\ nРисунок 1 \ n).

\ n

Рисунок 1.

Давление трения — 120 МПа, давление осадки — 180 МПа, длина выгорания — 6 мм, частота вращения — 2000 об / мин.

\ n

Следующие изображения SEM показывают разрушение сварного шва. Используемые параметры сварки трением приведены ниже.

\ n

Следующие фрактограммы SEM представляют разрушение на стороне нержавеющей стали [2].

\ n

\ n \ nРисунки 2 \ n и \ n3 \ n показывают довольно вязкие режимы разрушения.

\ n

Рисунок 2.

Давление трения — 40 МПа, давление осадки — 180 МПа, длина прожига — 6 мм, частота вращения — 1000 об / мин.

\ n

Рисунок 3.

Давление трения — 40 МПа, давление осадки — 180 МПа, длина прожига — 2 мм, частота вращения — 2000 об / мин.

\ n

\ n \ nЦифры 4 \ n и \ n5 \ n показывают хрупкую форму разрушения. Следовательно, можно сделать вывод, что на режим разрушения влияют параметры сварки трением. Могут потребоваться более подробные исследования, чтобы сделать выводы о том, какие параметры приводят к пластическому разрушению, а какие — к хрупкому. При определенных параметрах сварки также возможен смешанный тип отказа.

\ n

Рисунок 4.

F.P — 40 МПа, U.P — 127,5 МПа, BOL — 6 мм, частота вращения — 1000 об / мин.

\ n

Рисунок 5.

F.P — 40 МПа, U.P — 127,5 МПа, BOL — 2 мм, частота вращения — 2000 об / мин.

\ n

Всего было проведено 16 экспериментов при сварке трением низкоуглеродистой стали с нержавеющей сталью; подробности используемых параметров приведены в предыдущем разделе.

\ n

Результаты испытаний на растяжение сварных швов трением представлены в \ nТаблице 4 \ n.

\ n \ n\ n\ n\ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n 90 086 563 \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n \ n

S.№	Предел прочности (МПа)	Место разрушения
1	596	Сварной шов
2	609	Сторона из низкоуглеродистой стали
3	604	Сторона из низкоуглеродистой стали
4	625	Сторона из низкоуглеродистой стали
5	585	Сторона из низкоуглеродистой стали
6	607	Сторона из низкоуглеродистой стали
7	610	Сторона из низкоуглеродистой стали
8	632	Сторона из низкоуглеродистой стали
9	557	Weld
10	578	Сварной шов
11	Weld
12	581	Weld
13	542	Weld
14	574	Сторона из нержавеющей стали
15	570	Weld
16	464	Сторона из нержавеющей стали

Таблица 4.

Вариант расположения трещины для комбинации низкоуглеродистой стали и нержавеющей стали AISI304L.

\ n

Образцы 2–8 вышли из строя со стороны низкоуглеродистой стали. Образцы 9–12 разрушились в сварном шве. Образцы 13–16 разрушились со стороны нержавеющей стали. Образцы 1–6 также показали довольно пластичное поведение. Таким образом, мы можем сделать вывод, что место повреждения зависит от используемых параметров сварки трением. Также будет интересно провести подобные эксперименты с другими комбинациями разнородных металлов.

\ n \ n \ n

3.2 Фрактография сварных швов трением между алюминием и медью

\ n

Алюминий прилипает к меди при определенных условиях и ломается без какого-либо соединения при определенных условиях. Во всех случаях типом разрушения, наблюдаемым в случае сплава алюминий-медь, было хрупкое разрушение.

\ n Было проведено

исследований SEM для комбинации алюминия и меди, и некоторые из микрофотографий SEM показаны на \ nРисунках 6 \ n– \ n9 \ n.

\ n

Рисунок 6.

F.P — 64 МПа, U.P — 160 МПа, BOL — 2 мм, частота вращения — 750 об / мин.

\ n

Рис. 7.

F.P — 80 МПа, U.P — 120 МПа, BOL — 2 мм, частота вращения — 1000 об / мин.

\ n

Рис. 8.

F.P — 64 МПа, U.P — 64 МПа и BOL — 2 мм.

\ n

Рис. 9.

F.P — 32 МПа, U.P — 96 МПа и BOL — 3 мм.

\ n \ n \ n

3.3 Фрактография алюминия-меди с границей раздела никель

\ n

На микрофотографии SEM-EDAX для алюминия-меди с промежуточным слоем никеля мы можем наблюдать, что некоторое количество меди диффундировало в промежуточный слой (\ nРисунок 10 \ п). \ nРисунок 11 \ n показывает SEM и EDAX для медной стороны сварного шва.Здесь присутствие алюминия очень незначительно. Можно сделать вывод, что прослойка никеля эффективно уменьшала диффузию алюминия на сторону меди. Две показанные здесь зоны — это медная матрица и никелевый интерфейс. Зона диффузии находится между медью и никелем с тонкой зоной диффузии. Никелевая матрица не подвержена коррозии по сравнению с медью, где наблюдается некоторая точечная коррозия. Слой зоны диффузии интерфейса не затронут.

\ n

Рисунок 10.

Поверхность излома Al-Cu с границей раздела никель.

\ n

Рисунок 11.

SEM-EDAX на медной стороне сварного шва.

\ n

Исследования коррозии также были выполнены Равикумаром и др. приведены фотографии алюминия, сваренного трением с медью с границей раздела никель, и фотографии, сделанные на сканирующем электронном микроскопе [3].

\ n

\ n \ nРисунок 12 \ n показывает SEM сварных швов с никелем в качестве промежуточного слоя после оценочных испытаний на электрохимическую коррозию согласно ASTM G 59-97.

\ n

Рис. 12.

Граница раздела сваренного образца, наблюдаемая при FESEM при 1000 об / мин: (а) медная сторона и (б) алюминиевая сторона.

\ n \ n \ n

3.4 Сварка трением с перемешиванием

\ n

Сварка трением с перемешиванием немного отличается от сварки трением. В нем используется вращающийся инструмент для сварки двух плоских сварных деталей. Выбор инструмента зависит от комбинации свариваемых материалов. На рисунке представлена СЭМ-микрофотография соединений алюминия и стали, сваренных трением с перемешиванием. В идеале процессы сварки в твердом состоянии, такие как сварка трением и сварка трением с перемешиванием, не должны приводить к образованию интерметаллидов в сварных соединениях, но на практике небольшое количество интерметаллидов наблюдается в соединении, как показано ниже.Эти интерметаллиды ухудшают свойства сварного шва, и необходимо приложить усилия, чтобы свести к минимуму, если не полностью избавиться от них. Это достигается изменением параметров сварки трением с перемешиванием и их оптимизацией. \ nРисунок 13 \ n показывает фотографии сварных соединений алюминиевой стали с перемешиванием трением, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа. Хорошо виден интерметаллический слой.

\ n

Рис. 13.

Фрактография на сканирующем электронном микроскопе фрикционных шарниров, скорость продвижения 200 мм / мин [4].

\ n \ n

3.4.1 Сварка трением с перемешиванием 5 серий и 7 серий

\ n

Эти два сплава обычно используются в самолетостроении [5].В авиационных сплавах усталостное разрушение является очень распространенным видом разрушения. На приведенных ниже фотографиях, сделанных с помощью SEM, отчетливо видны бороздки, которые указывают на усталостное разрушение (\ nРисунок 14 \ n).

\ n

Рис. 14.

РЭМ сплавов 5052 и 7075 — усталостное разрушение [1].

\ n

Установлено, что соединение, изготовленное с использованием параметров FSW 1400 об / мин (скорость вращения инструмента) и 20 мм / мин (скорость перемещения), показало более высокие прочностные свойства по сравнению с другими соединениями, и показанный выше SEM показывает эти характеристики. набор параметров.

\ n

Сварка трением с перемешиванием, например сварка трением, может разрушиться в основном металле или в любом из разнородных металлов. \ nРисунок 15 \ n показывает различные места сбоя.

\ n

Рис. 15.

Различные места повреждения сварных швов трением с перемешиванием [6].

\ n

Zhang et al. исследовали изломанную поверхность соединений Al 6005. Трещина обнаружена в зоне ЗТВ вблизи ТМАЗ. Как показано на \ nРисунке 16 \ n, поверхность излома состояла из трех областей. Зона зарождения трещины, расположенная на поверхности образца, имела относительно гладкую микроструктуру (\ nРисунок 17 \ n).Зона распространения трещины имела заметные штрихованные следы, похожие на реку [7].

\ n

Рисунок 16.

Распространение усталостной трещины в 6005 сварных соединениях трением [7].

\ n

Рис. 17.

Подробная информация о зарождении трещин при усталостном разрушении [8].

\ n

На фазу зарождения и распространения мелких трещин приходится около 50–80% усталостной долговечности. Скорость роста основной трещины аналогична скорости роста других мелких трещин в стадии роста мелких трещин.На стадии роста длинных трещин скорость роста основной трещины намного выше, чем у других мелких трещин. Микроструктура различных участков сустава влияет на режим разрушения (\ nРисунок 18 \ n).

\ n

Рис. 18.

Наблюдение с помощью СЭМ и ОМ типичного места зарождения трещины на ТМАЗ-АС (Nf = 1,45 06 циклов, rb = 90 МПа). (а) Трещина, возникающая на поверхности образца. (b) Увеличение места зарождения усталостной трещины с темной частицей. (c) Трещина, расположенная на ТМАЗе, закрывается на НЗ [9].

\ n \ n \ n \ n

3.5 Лазерная сварка соединений

\ n

Лазерная сварка также широко используется в последнее время, потому что лазерная сварка имеет очень узкие зоны термического влияния. Это помогает в бездефектных сварных швах.

\ n \ n

3.5.1 Лазерная сварка стали

\ n

В отличие от сварных швов трением или сварных швов трением с перемешиванием, микрофотография, полученная с помощью SEM, в этом случае показывает очень гладкую поверхность. Это можно объяснить небольшими размерами зоны термического влияния.

\ n

Лазерная сварка была выполнена на стыках из высококачественной стали 960 [10].

\ n

Как показано на \ nРисунке 19 \ n, поверхность излома около поверхности образца BM показывает комбинацию равноосных и удлиненных ямок, что указывает на то, что происходит сдвигающее движение. Однако сварные соединения демонстрируют квазиразольное разрушение. Трещины — это слоистые элементы (как показано на \ nРисунке 19 \ n). Поверхности излома BM и сварного соединения при растяжении имеют в центре преимущественно равноосные лунки, что указывает на характеристики вязкого разрушения. Разрыв чашеобразной впадины является основной характеристикой поверхности излома, отражающей вязкий тип режима разрушения (\ nРисунок 20 \ n).

\ n

Рис. 19.

СЭМ-микрофотография лазерных сварных швов стали.

\ n

Рис. 20.

(a – d) СЭМ-изображения поверхности деформации при растяжении основного металла и сварных соединений соответственно.

\ n \ n \ n

3.5.2 Лазерная сварка сплава цветных металлов

\ n

В данном случае рассматривается сварка алюминиевого сплава 6022 с цинковым сплавом AZ 31. Зона плавления хорошо видна. Также можно увидеть два основных металла. В этом случае была добавлена прослойка никеля, которая, как мы видели ранее, приводит к лучшей коррозионной стойкости.

\ n

Другой пример — сварка сверхэластичных материалов лазерной сваркой. Сверхупругий сплав NiTi и сплав CuAlMn с памятью формы были сварены с помощью лазерной сварки. Лазерная сварка выполнялась на установке Nd-YAG. Природа изломанной поверхности может варьироваться в зависимости от используемой системы и параметров лазерной сварки. Например, при использовании волоконных лазеров поверхность излома может измениться.

\ n

В этом случае, как показано на \ nРисунке 21 \ n, пластичное разрушение можно рассматривать также как появление прозрачного конуса и чашки, что является характеристикой пластичного разрушения.

\ n

Рисунок 21.

Лазерная сварка сплавов на основе алюминия.

\ n

Можно изучить поведение роста усталостных трещин и сделать снимки, сделанные на сканирующем электронном микроскопе, чтобы получить больше информации о росте трещин в разнородных материалах. Подробное исследование было проведено Маларвижи и Баласубраманиам [12]. Хороший обзор различных процессов лазерной сварки дал Pengfei Wang [13] (\ nРисунок 22 \ n).

\ n

Рис. 22.

Лазерная сварка NiTi и CuAlMn [11].

\ n

\ n \ nРисунок 23 \ n показывает лазерную сварку Ti3 Al-Nb с присадкой Nb и без нее.Видно, что наполнитель из ниобия вносит большой вклад в пластичность, как показано ниже.

\ n

Рис. 23.

(а) путь разрушения и (б) морфология поверхности разрушения соединения без присадочного металла.

\ n

\ n \ nРисунок 23 \ n показывает траекторию разрушения и морфологию поверхности разрушения соединения с присадочным металлом Nb, которые отличаются от показанных на \ nРисунке 12 \ n. Трещина образовалась в подошве сварного шва из-за создания концентрации напряжений под действием растягивающего напряжения и распространялась в HAZ1.Поверхность излома также имела некоторые особенности излома скола, но наблюдались мелкие ямочки и каплевидные следы вдоль границ ямок (\ nРисунок 13b \ n). Следовательно, значительное улучшение свойств соединения в основном объясняется присадочным металлом Nb, улучшающим микроструктуру сварного шва.

\ n \ n \ n

3.5.3 Сварка волоконным лазером

\ n

Сварка волоконным лазером показывает две отдельные зоны — межкритическую и докритическую HAZ [14, 15, 16] (\ nРисунок 24 \ n).

\ n

Рис. 24.

РЭМ сварных швов волоконным лазером — волоконный лазер мощностью 1 кВт со средней выходной мощностью 1000 Вт.

\ n \ n \ n \ n

4. Выводы

\ n

В этой главе обсуждались сценарии, преобладающие во время разрушения соединений, полученных сваркой трением, сваркой трением с перемешиванием и лазерной сваркой. Было изучено несколько тематических исследований, как из более ранней работы автора, так и из работ других исследователей в области сварки твердого тела. Изучена морфология снимков, полученных с помощью СЭМ, и выявлены различные поверхности излома при различных условиях сварки. Установлено, что режим разрушения сильно зависит от условий сварки.

\ n

1. Введение

Управляющие уравнения физических, биологических и экономических моделей часто содержат особенности, которые делают невозможным их точное решение. Например, проблемы, в которых мы наблюдаем «сложные алгебраические уравнения», «возникновение сложного интеграла», в случае дифференциальных уравнений (DE), «переменные коэффициенты или нелинейный член», иногда проблемы с границами неудобной формы трудно поддаются решению. решить с помощью ограниченных методов поиска аналитических решений.Основная цель этой главы — описать применение методов разложения возмущений к решению ДУ. Приближенные выражения формируются в виде асимптотических рядов. Они могут не сходиться и часто не сходятся, но в усеченной форме всего из двух или трех членов обеспечивают полезное приближение к исходной проблеме. Эти аналитические методы представляют собой альтернативу прямому компьютерному решению. Прежде чем пытаться решить эти DE численно, необходимо иметь представление о подходе возмущений.Пример этого происходит в задачах пограничного слоя, где есть области быстрого изменения величин, таких как скорость жидкости, температура или концентрация. Соответствующее масштабирование размеров пограничного слоя требуется до того, как можно будет сгенерировать численное решение, которое будет отражать поведение в быстро меняющейся области.

Когда в математической модели процесса встречается большой или малый параметр, существуют различные методы построения разложений по возмущениям для решения основных уравнений.Часто члены в разложениях по возмущениям управляются более простыми уравнениями, для которых доступны точные методы решения. Даже если точные решения не могут быть получены, численные методы, используемые для приближенного решения уравнений возмущений, часто легче построить, чем численное приближение для исходного основного уравнения.

Сначала мы рассматриваем модельную задачу, для которой доступно точное решение, с которым можно сравнить разложение возмущений.Особенностью разложений по возмущениям является то, что они часто образуют дивергентные ряды. Будет введено понятие асимптотического разложения и продемонстрирована ценность усеченного расходящегося ряда.

2. Движение снаряда

В этом примере исследуется влияние малого затухания на движение частицы. Рассмотрим частицу массы M, которая устремляется вертикально вверх с начальной скоростью U0. Пусть U обозначает скорость в некоторый общий момент времени T. Если пренебречь сопротивлением воздуха, то единственная сила, действующая на частицу, — это сила тяжести, −Mg, где g — ускорение свободного падения, а знак минус возникает из-за того, что направление вверх выбрано так, чтобы быть положительным направлением.Второй закон Ньютона управляет движением снаряда, т.е.

MdUdT = −Mg.E1

Интегрируя (1), получаем решение U = C − gT. Константа интегрирования определяется из начального условия U0 = U0, так что

U = U0 − gT.E2

При определении безразмерной скорости v и времени t, как v = U / U0 и t = gT / U0, основное уравнение принимает вид

dvdt = −1, v0 = 1, E3

с решением vt = 1 − t.

Принимая во внимание сопротивление воздуха и включенное во второй закон Ньютона как силу, линейно зависящую от скорости, мы получаем следующее линейное уравнение

MdUdT = −Mg − KU, E4

, где сопротивление Константа K — размерность массы / времени.В безразмерных переменных оно принимает вид

dvdt = −1 − KU0Mgv.E5

Обозначим безразмерную константу сопротивления через ε, тогда основное уравнение будет иметь вид

dvdt = −1 − εv, v0 = 1, E6

где ε> 0 — «малый» параметр, а возмущения очень «малы». Константа демпфирования K в (4) мала, поскольку K имеет размерность масса / время и небольшую величину в килограммах в секунду.

2.1 Разложение возмущений

Точное решение (6) возможно, поскольку оно имеет разделимую форму переменных.Здесь мы решаем с помощью итерационного процесса, известного как разложение решения по возмущениям.

Пусть vi обозначает i-ю итерацию, которая получается из уравнения

dvidt = −1 − εvi − 1, vi0 = 1, E7

Обоснованием этой итерационной схемы является то, что член εv включает малый коэффициент умножения ε , поэтому можно ожидать, что сам термин будет небольшим. Таким образом, член εvi, который должен появиться в правой части (7), чтобы сделать его точным, может быть заменен на εvi − 1 с ошибкой, которая, как ожидается, будет небольшой.

Первая итерация получается пренебрежением возмущением, поэтому

dv0dt = −1, v0 = 1.

Это известно как проблема невозмущения, и прямое интегрирование дает

v0 = 1 − t.

Следующая итерация v1 удовлетворяет

dv1dt = −1 − ε1 − t, v1 = 1.

и интегрирование дает

v1 = 1 − t1 + ε + 12εt2

Аналогично, v2 удовлетворяет

dv2dt = −1 − ε1 − t1 + ε + 12εt2, v2 = 1.

Прямое интегрирование дает решение

v2 = 1 − t1 + ε + ε1 + εt22−16ε2t3.

Переставляя члены в этих итерациях по возрастанию ε, получаем

v0 = 1 − t, v1 = 1 − t + εt22 − t, v2 = 1 − t + εt22 − t + ε2t22 − t36.E8

Очевидно, что по мере продолжения итерации выражения уточняются с помощью членов, включающих возрастающие степени ε. Эти члены становятся все меньше, поскольку ε является малым параметром. Это пример расширения возмущения. Часто бывает, что разложения по возмущениям включают возрастающие целые степени малого параметра, т.е.е., ε0ε1ε2 ⋯. Такая последовательность называется асимптотической последовательностью . Хотя это наиболее распространенная последовательность, с которой мы столкнемся, она ни в коем случае не уникальна. Примеры других асимптотических последовательностей: ε1 / 2εε3 / 2ε2 ⋯ и ε0ε2ε4 ⋯. В каждом случае существенной особенностью является то, что последующие члены стремятся к нулю быстрее, чем предыдущие, при ε → 0.

Процедура, альтернативная разработке расширения по итерациям, состоит в том, чтобы с самого начала принять форму расширения. Таким образом, если предположить, что в разложении возмущений используется стандартная асимптотическая последовательность ε0ε1ε2 then, то решение v, зависящее от переменной t и параметра ε, выражается в виде

vtε = ε0v0t + ε1v1t + ε2v2t + ⋯.E9

Коэффициенты v0t, v1t, ⋯ при степенях ε являются функциями только t. Подставляя разложение (9) в основное уравнение. (6) дает

dv0dt + εdv1dt + ε2dv2dt + ⋯ = −1 − εv0 − ε2v1− ⋯ v00 + εv10 + ε2v20 + ⋯ = 1.E10

Таким образом, коэффициенты при степенях ε можно приравнять слева– и правые части (10):

ε0: dv0dt = −1, v00 = 1, ε1: dv1dt = −v0, v10 = 0ε2: dv2dt = −v1, v20 = 0 и т. д. E11

Доказательство Справедливости этой фундаментальной процедуры можно определить, сначала установив ε = 0 в (10), что дает первое уравнение (11).Этот результат позволяет первым членам левой и правой части уравнения. (10) подлежит удалению. Затем, разделив оставшиеся члены на ε, мы получим уравнение

dv1dt + εdv2dt + ⋯ = −v0 − εv1− ⋯

Это верно для всех ненулевых значений ε, так что, взяв предел при ε → 0, мы получаем второе уравнение (11). Повторяя процедуру, получаем остальные уравнения.

Интегрируя уравнения (11), получаем

v0 = 1 − t, v1 = t2 / 2 − t, v2 = t2 / 2 / −t3 / 6.

Используя эти значения в (9), получаем, что

vtε = 1 − t + εt2 − t + ε2t2 / 2 − t3 / 6 + ⋯ E12

Это то же самое, что и разложение (8), которое генерируется по итерации.

IVP (6) может быть решена точно как

vt = 1 + εe − εt − 1ε − 1.

Разложение по возмущениям может быть получено из (12) заменой экспоненциальной функции ее разложением Маклорена, т. Е.

vt = 1ε1 − εt + ε2t22 − ε3t36 + ⋯ + ε − ε2t + ε3t22 + ⋯ −1E13

= 1− t + εt22 − t + ε2t22 − t36 + ⋯ E14

Это то же самое, что и разложение (12). Таким образом, подход к разложению возмущений в данном случае оправдан. Можно сослаться на книги [1, 2].

3. Асимптотика

Буквы O и o являются символами порядка.Они используются для описания скорости приближения функций к предельным значениям. Мы будем рассматривать типы предельных значений, а именно нулевое, конечное число, но ненулевое и бесконечное.

Если функция fx приближается к предельному значению с той же скоростью, что и другая функция gx при x → x0, то мы пишем

fx = Ogx, asx → x0E15

Говорят, что функции того же порядка, что и x → х0. Проверка на это — предел отношения. Таким образом, если limx → x0fxgx = C, где C конечно, то мы говорим, что выполнено (15).

Например, у нас есть следующие функции:

x2 = Ox, ∣x∣ <2, sinx = Ox, x → 0, sinx = Ox, −∞

Выражение

fx = ogx, asx → x0E16

означает, что limx → x0fxgx = 0. Это более сильное утверждение, что соответствующая O – формула. Из соотношения (16) следует соотношение (15), поскольку сходимость влечет ограниченность с некоторой точки и далее.

У нас есть следующие функции, удовлетворяющие соотношению o:

cosx = 1 + ox, ∣x∣ <2, ex = 1 + ox, x → 0n! = E − n⋅nn2πn1 + o1, n → ∞.

3.1 Асимптотическое разложение

Рассмотрим разложение

fx = a0 + a1x + a2x2 + ⋯ + aNxN + RN, E17

является асимптотическим разложением при x → ∞, если для любого N

RN + 1 = O1x , asx → ∞E18

Следующее разложение используется при выполнении (17) и (18):

fx∼∑n = 0∞anxn, asx → ∞E19

Здесь limn → ∞RN = 0 для любого значение N .

Последовательность 11 / x1 / x2 ⋯ является асимптотической последовательностью при x → ∞. Характерной чертой таких последовательностей является то, что каждый член преобладает над предыдущим.При построении примеров легче иметь дело с нулевым пределом, чем с любым другим. Таким образом, для случая x → ∞ мы полагаем ε = 1 / x, а при x → x0 мы полагаем ε = x − x0, так что без ограничения общности мы можем подтвердить наше внимание к пределу ε → 0. Стандартная асимптотическая последовательность равна 1εε2 ⋯ при ε → 0. Если мы позволим δnε представить элементы асимптотической последовательности δ0εδ1ε ⋯ при ε → 0, то должно выполняться следующее условие:

δn + 1ε = oδnε при ε → 0.

Некоторые примеры асимптотических последовательностей:

1sinεsinε2sinε3 ⋯, здесь мы имеем
limε → 0δn + 1δn = limε → 0sinε = 0.
1ln1 + εln1 + ε2ln1 + ε3 ⋯, при δ0 = 1, δn = ln1 + εnn≥1, имеем

limε → 0δ1δ0 = limε → 0ln1 + ε = 0, limε → 0δn + 1δn = limε → 0ln1 + εn + 1ln1 + εn = limε → 0εn + 1 + Oε2n + 2εn + Oε2n = 0.

Общее выражение для асимптотического разложения функции fε в терминах асимптотической последовательности δnε:

fx∼∑n = 0∞anδnε, asε → 0, E20

, где коэффициенты an не зависят от ε. Выражение (20) с символом ∼ означает, что для всех N

fx = ∑n = 0Nanδnε + RN, E21

, где

RN = OδN + 1ε, asε → 0, E22

an = limε → 0fε − ∑n = 0N − 1anδnεδNε.E23

Если функция обладает асимптотическим разложением, включающим последовательность δ0εδ1ε ⋯, то коэффициенты an разложения (21), заданные выражением (24), уникальны. Однако другая функция может использовать тот же набор коэффициентов. Таким образом, хотя функции имеют уникальные расширения, расширение не соответствует уникальной функции.

Рассмотрим функцию fxε, которая зависит как от независимой переменной x, так и от малого параметра ε. Предположим, что fxε раскрывается с помощью асимптотической последовательности δnε,

fxε = ∑n = 0Nanxδnε + RNxε.E24

Коэффициенты калибровочных функций δnε являются функциями x, а остаток после N членов является функцией как x, так и ε. Чтобы это было асимптотическим разложением, нам потребуется

RNxε = OδN + 1ε, при ε → 0.E25

Подробнее см. [3, 4]. Чтобы уравнение (24) было равномерным асимптотическим разложением, окончательная пропорциональность между RN и δN + 1 должна быть ограничена числом, не зависящим от x, т. Е.

∣RNxε∣≤K∣δN + 1ε∣, E26

для ε в окрестность около нуля, где K — фиксированная константа.

Пример равномерного асимптотического разложения: fxε = 11 − εsinx.

Пример неравномерного разложения:

fxε∼∑n = 0Nxnεn + RNxε, asε → 0. E27

Здесь невозможно найти фиксированный K, удовлетворяющий ∣RN∣≤K∣εN + 1∣, потому что для любой выбор K, x может быть выбран так, чтобы xN + 1 превышал это значение.

3.2 Неоднородность

Разложение (27) становится неоднородным, когда последующие члены больше не являются небольшими поправками к предыдущим членам. Это происходит, когда последующие термины имеют тот же порядок или доминирующий порядок, что и предыдущие термины.Последующие члены преобладают над предыдущими членами при больших x, например, когда x = O1 / ε2. Разложение справедливо для x = O1, поскольку тогда последующие члены уменьшаются в ε раз. Разложение остается в силе для больших x, если x не так велик, как 1 / ε. Например, разложение справедливо для x = O1 / ε при ε → 0.

Критический случай таков, что последующие члены имеют тот же порядок. Это определяет область неоднородности. В (27) область неоднородности возникает при εx = O1, т. Е. X = Oε − 1 при ε → 0.

3.2.1 Источники неоднородности

Есть две общие причины неоднородностей в асимптотических разложениях:

Бесконечные области, которые позволяют накапливать долговременные эффекты малых возмущений.
Особенности в основных уравнениях, которые приводят к локализованным областям быстрых изменений.

Рассмотрим нелинейное уравнение Дуффинга

d2udt2 + u + εu3 = 0, t∈0∞u0 = a, dudt0 = 0. E28

Предположим, что решение может быть расширено с использованием стандартной асимптотической последовательности

utε∼u0t + εu1t + ε2u2t + ⋯.E29

Подставляя это в (28) и в начальных условиях, получаем

d2u0dt2 + εd2u1dt2 + ⋯ + u0 + εu1 + ⋯ + εu03 + ⋯ ∼0, u00 + εu10 + ⋯ = a + 0⋅ε + ⋯, du0dt0 + εdu1dt0 + ⋯ = 0 + 0⋅ε + ⋯.

Приравнивая как степени ε с обеих сторон, получаем

O1: d2u0dt2 + u0 = 0, u00 = a, du0dt0 = 0, E30

Oε: d2u1dt2 + u1 = −u03, u10 = 0 , du1dt0 = 0.E31

Решение уравнений. (30) и (31), получаем

u∼acost + εa332cos3t − cost − 3a38tsint + ⋯ .E32

Термин tsint в разложении (32) называется вековым членом .Это колеблющийся член с растущей амплитудой. Все остальные члены колеблются с фиксированной амплитудой. Вековой член приводит к неоднородности при больших t. Область неоднородности получается приравниванием порядка первого и второго слагаемых,

cost = Oεtsint, при ε → 0.

Тригонометрические функции обрабатываются как члены O1. Таким образом, область неоднородности t = O1 / ε при ε → 0.

Второй общий источник неоднородностей связан с наличием сингулярностей.Рассмотрим следующую задачу с начальным значением:

εdydx + y = e − x, x> 0y0 = 2, E33

, где ε> 0 — малый параметр. Предположим, y имеет разложение

y∼y0x + εy1x + ε2y2x + ⋯ .E34

Подставляя (34) в (33), получаем

εdy0dx + εdy1dx + ⋯ + y0 + εy1 + ⋯ = e − x, y00 + εy10 + = 2.E35

Приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях ε с обеих сторон, получаем

O1: y0 = e − x, y00 = 2, Oε: y1 = −dy0dx = e − x, y10 = 0, Oε2: y2 = −dy1dx = e − x, y20 = 0.

Ясно, что y0 не может удовлетворять граничному условию y00 = 2, поскольку нет постоянной интегрирования, поскольку уравнение, определяющее y0, является алгебраическим уравнением, а не дифференциальным уравнением, и никаких дополнительных условий не требуется.Таким образом, мы получили выражение

y∼e − x + εe − x + ε2e − x + ⋯, E36

, но начальное условие y0 = 2 не было выполнено.

Невозмущенная задача, полученная установкой ε = 0, является не ДУ, а алгебраическим уравнением y = e − x. Это не может удовлетворять произвольно наложенному условию при x = 0. Для любого ненулевого значения ε (33) становится ДУ первого порядка, которое может удовлетворять начальному условию. Это пример проблемы сингулярного возмущения (SPP), где поведение возмущенной задачи сильно отличается от поведения невозмущенной задачи.

Таким образом, разложение по возмущениям (36) является хорошей аппроксимацией точного решения вдали от области x = 0. Чтобы убедиться в этом, сравним (36) со следующим точным решением:

yex = 1−2ε1 − εe − x / ε + e − x1 − ε = 1 − ε − ε2− ⋯ e − x / ε + 1 + ε + ε2 + ⋯ e − x.E37

Разложение по возмущениям (36) порождает второй член (37), но не первый член. Коэффициент e − x / ε) является быстро меняющейся функцией, которая принимает значение единицы при x = 0 и быстро спадает до нуля при x> 0. Ясно, что y0 обеспечивает хорошее приближение вне области x = 0.Область около x = 0 называется пограничным слоем . Эти области обычно возникают, когда производная наивысшего порядка умножается на малый параметр. Невозмущенная задача, полученная путем задания ε = 0, имеет более низкий порядок и, следовательно, не может удовлетворять всем граничным условиям. Это приводит к областям пограничного слоя, где решение быстро меняется, чтобы удовлетворить граничному условию.

Пограничные слои — это области неоднородности в возмущающих разложениях вида (36).

4. Граничный слой

Граничный слой — это области, в которых происходит быстрое изменение значения переменной. Некоторые физические примеры включают «скорость жидкости у твердой стенки», «скорость у края струи жидкости», «температуру жидкости у твердой стенки». Людвиг Прандтль был пионером в теории пограничного слоя в своем объяснении того, как такая малая величина, как вязкость обычных жидкостей, таких как вода и воздух, тем не менее может играть решающую роль в определении их потока.Вязкость многих жидкостей очень мала, но учет этого небольшого количества жизненно необходим. Существенным моментом является то, что вязкий член включает производные более высокого порядка, так что его пропуск приводит к потере граничного условия. Идеальное решение для потока позволяет проскальзывать между твердым телом и жидкостью. В действительности тангенциальная скорость жидкости относительно твердого тела равна нулю. Жидкость останавливается под действием касательного напряжения, возникающего из-за силы вязкости.

Математически возникновение пограничных слоев связано с наличием малого параметра, умножающего старшую производную в управляющем уравнении процесса.Прямое разложение по возмущениям с использованием асимптотической последовательности по малому параметру приводит к дифференциальным уравнениям более низкого порядка, чем исходное определяющее уравнение. Следовательно, не все граничные и начальные условия могут быть удовлетворены разложением возмущения. Это пример того, что обычно называют проблемой сингулярного возмущения . Техника преодоления трудности состоит в том, чтобы комбинировать прямое расширение, которое действует вдали от слоя, прилегающего к границе.Прямое расширение называется внешним расширением . Внутреннее расширение , связанное с областью пограничного слоя, выражается в терминах растянутой переменной, а не исходной независимой переменной, которая должным образом учитывает масштаб некоторых производных членов. Внутреннее и внешнее расширения совпадают по области, расположенной на краю пограничного слоя. Методика называется методом согласованных асимптотических разложений .

Рассмотрим следующую двухточечную краевую задачу:

εd2udx2 + dudx = 2x + 1, x∈01u0 = 1, u1 = 4, E38

где ε> 0 — малый параметр. Если предположить, что u обладает прямым разложением по степеням ε,

uxε∼u0x + εu1x + ε2u2x + ⋯, E39

, то уравнения, связанные со степенями ε, приводят к

O1: du0dx = 2x + 1, E40

Oεn: dundx = −d2un − 1dx2, forn = 1,2,3, ⋯ .E41

, а для граничных условий требуется

u00 + εu10 + ∼ ∼1 + ε⋅0 + ⋯, u01 + εu11 + ⋯ ∼4 + ε⋅0 + ⋯,

, что приводит к

u00 = 1, u01 = 4, un0 = 0, un1 = 0, forn = 1,2, ⋯.E42

Уравнение (42) требует, чтобы каждый unx удовлетворял двум граничным условиям. Это вообще невозможно, так как уравнения. (41) и (42), управляющие каждым un, имеют первый порядок. Теперь вопрос в том, какое из граничных условий необходимо учитывать. Мы обнаружим, что от граничного условия при x = 0 необходимо отказаться, и, следовательно, разложение (39) неверно вблизи x = 0.

Общее решение (42): u0x = x2 + x + C, используя граничное условие u01 = 4, получаем

u0x = x2 + x + 2.

Из (42) получаем уравнения

du1dx = −2, u11 = 0, du2dx = 0, u21 = 0,

и его решениями являются

u1x = −2x − 1, unx = 0, n ≥2.

Следовательно, внешнее расширение равно

uoutxε = x2 + x + 2 + ε21 − x, E43

где метка out используется для обозначения того, что решение действительно вдали от области около x = 0. Ясно, что uout не удовлетворяет граничному условию при x = 0. Причина использования внешнего решения состоит в том, что оно близко следует за точным решением задачи, за исключением узкой области около x = 0, где точное решение быстро меняется, чтобы удовлетворить граничному условию.

Точное решение BVP (38) может быть получено как

ux = A + Be − x / ε + x2 + x1−2ε.E44

Константы A и B определяются из граничных условий:

A + B = 1, A + Be − 1 / ε + 2−2ε = 4E45

Мы знаем, что e − 1 / ε = oεN при ε → 0 для всех N. Это означает, что экспоненциальный член стремится к нулю. быстрее любой степени ε при ε → 0. Он называется трансцендентно малым членом (T.S.T.), и им всегда можно пренебречь, поскольку его вклад асимптотически всегда меньше любой степени ε.Таким образом, (45) дает

A = 21 + ε, B = −1 + 2ε,

и точное решение составляет

uexx = 21 + ε − 1 + 2εe − x / ε + x2 + x1−2ε, E46

после перестановки членов в асимптотическом порядке получаем

uexx = x2 + x + 2 − e − x / ε + ε21 − x − 2e − x / ε. E47

Сравнивая точное решение с внешним разложением показывает, что члены, содержащие e − x / ε, отсутствуют. Влияние этих членов незначительно, когда x = O1. Но если x = Oε, то e − xε = O1. Ясно, что при ε → 0 область отклонения внешнего решения от точного становится сколь угодно близкой к x = 0 с толщиной Oε.Эта область называется пограничным слоем .

Поведение точного решения и член нулевого порядка внешнего расширения показаны на рисунке 1 для различных значений ε.

Рис. 1.

Точное решение (38) для различных значений ε.

Путем дифференцирования старшего члена u0ex точного решения получаем

u0ex = x2 + x + 2 − e − x / εdu0exdx = 2x + 1 + 1εe − x / εd2u0exdx2 = 2−1ε2e − x / ε

Вне пограничного слоя, т. Е. Для x = O1, имеем e − x / ε = oεN, ,N, поэтому ε − 1e − x / ε и ε − 2e − x / ε также трансцендентно малы.В пограничном слое при x = Oε e − x / ε = O1. Порядок u0ex и его производных приведен ниже:

OutsideBLInsideBLu0exO1O1du0exdxO1O1εd2u0exdx2O1O1ε2

Это указывает на то, что x является подходящей независимой переменной вне пограничного слоя, где u0ex и его производные имеют величины O1. Однако в пограничном слое соответствующим образом масштабированная независимая переменная равна s = x / ε, тогда

dudx = ε − 1dvds, d2udx2 = ε − 2d2vds2,

, так что в пограничном слое

dudx = O1 и d2udx2 = O1 .

Переменная s = x / ε называется растянутой переменной . Дифференциальное уравнение принимает вид

d2vds2 + dvds = ε + 2ε2s.E48

Мы предполагаем расширение пограничного слоя, называемое внутренним расширением формы

vsε∼v0s + εv1s + ⋯ .E49

Внутреннее расширение будет удовлетворять граничное условие при x = s = 0, а именно v0s = 0 = 1, что дает v00 = 1 и vn0 = 0, n = 1,2, ⋯. Подставляя (49) в ДУ (48), получаем следующую систему уравнений:

O1: d2v0ds2 + dv0ds = 0, v00 = 1Oε: d2v1ds2 + dv1ds = 1, v10 = 0Oε2: d2v2ds2 + dv2ds = 2s, v10 = 0Oεn: d2vnds2 + dvnds = 0, vn0 = 0, n = 3,4, ⋯ E50

с решениями

v0 = A + 1 − Ae − sv1 = B − Be − s + sv2 = C − Ce − s + s2−2svn = Dn − Dne − s, n = 3,4, ⋯ E51

Граничное условие при x = 1 не может использоваться для определения констант, входящих в эти решения, поскольку DE (50) действительны только в пограничный слой.Константы в (51) определяются согласованием внутреннего и внешнего разложений. Сначала мы ограничимся сшивкой разложений u0 и v0 в главном порядке. Метод, который мы будем применять, — это условие соответствия Прандтля .

Члены первого порядка во «внутреннем» и «внешнем» расширении должны быть сопоставлены на «границе пограничного слоя». Конечно, нет точного края пограничного слоя, мы просто знаем, что он имеет толщину порядка Oε. Правдоподобная процедура сопоставления состояла бы в том, чтобы приравнять u0 и v0 к значению x, так что область быстрого изменения прошла.Мы могли бы приравнять члены в точке x = 5ε. Разложения ведущего порядка:

u0 = x2 + x + 2v0 = A + 1 − Ae − s.

Приравнивание при x = 5ε дает следующее:

A = 2 + 5ε + 25ε2 − e − 51 − e − 5.

Если вместо этого мы выберем совпадение при x = 6ε, то получим

A = 2 + 6ε + 36ε2 − e − 61 − e − 6.

Эти два выражения различаются аргументом экспоненты и отличаются алгебраически с заменой 5ε на 6ε. Показательные функции приближаются к трансцендентно малым значениям, так что их вкладом можно пренебречь.Алгебраическая разность равна Oε. Таким образом, произвол в выборе точки, в которой мы выбираем приравнять разложения, приводит к разнице в Oε. Но в любом случае мы имеем дело только с расширением лидирующих заказов. Различие между точным решением и разложениями в главном порядке будет Oε, так что произвольность в v0 и u0 в Oε несущественна. Вместо того, чтобы выбирать между, например, 5ε и 6ε в качестве значения x для оценки u0, мы можем взять значение при x = 0, поскольку

u0x = Oε = u00 + Oε,

, где остаток равномерно равен Oε, поскольку градиент u0 равен O1.Для внутреннего разложения мы должны убедиться, что быстро меняющаяся функция достигла своего асимптотического значения на краю пограничного слоя. Это означает, что член e − x / ε следует заменить нулем. Этого можно добиться, взяв предел s → ∞. Таким образом, вместо того, чтобы выбирать конкретную точку для приравнивания внутреннего и внешнего членов, er приводит к следующему условию согласования Прандтля :

limx → 0u0x = lims → ∞v0s.E52

Предел s → ∞ может показаться довольно опасным. поскольку, хотя он определенно удаляет экспоненциальный член, он может привести к алгебраически неограниченному члену.Например, если v0 = As + 1 − Ae − s, то первый член будет неограниченным при s → ∞. Эту возможность можно исключить, поскольку внутреннее разложение должно иметь форму, которая быстро меняется при x = Oε, но не при x = O1, т.е. не при s → ∞. На практике, если пограничный слой правильно расположен и используется правильная внутренняя переменная, то условие согласования Прандтля действительно и элегантно позволяет избежать необходимости выбирать произвольный «край» пограничного слоя.

Применение этих условий к текущему примеру приводит к

limx → 0x2 + x + 2 = lims → ∞A + 1 − Ae − s,

, что дает A = 2.Таким образом, главные члены порядка в решениях разложения:

Внешняя область: u0 = x2 + x + 2, для x = O1 Внутренняя область: v0 = 2 − e − x / ε, для x = Oε

Чтобы доказать, что это действительные ведущие члены, мы рассмотрим uex:

Если x = O1, то u0ex = x2 + x + 2 + TSTIfx = Oε, thenu0ex = 2 − e − x / ε + Oε

Мы заключаем, что условие согласования правильно предсказало члены старшего порядка.

4.1 Составное расширение

Поскольку единое составное выражение для этих главных членов порядка может быть построено с использованием комбинации

u0comp = u0 + v0 − u0match, E53

, где u0match дается формулой (52).Тогда

для x = O1, v0 = u0match + TST, sothatu0comp = u0match + TSTforx = Oε, u0 = u0match + Oε, sothatu0comp = v0 + Oε

Для текущего примера u0match = 2, поэтому составное расширение имеет вид

u0match = x2 + x + 2 − e − x / ε.E54

Условие согласования Прандтля может использоваться только для членов старшего порядка в асимптотических разложениях.

Внешнее, внутреннее и составное расширения BVP (38) представлены на рисунках 2 и 3 для различных значений ε. По этим рисункам можно легко определить необходимость и эффективность расширения композита.

Рис. 2.

Внешнее, внутреннее и составное расширение. (а) Для ε = 0,2; (б) Для ε = 0,1.

Рис. 3.

Внешнее, внутреннее и составное расширение. (а) Для ε = 0,05; (б) Для ε = 0,025.

4.2 Расположение пограничного слоя

Рассмотрим следующий линейный DE

εd2udx2 + axdudx + bxu = cx, x∈x1x2.E55

Следующие общие утверждения могут быть сделаны относительно расположения пограничного слоя и природы внутреннего расширения.

Дело I. Если ax> 0 на всем протяжении x1x2, то пограничный слой будет иметь место при x = x1. Преобразование растяжения будет s = x − x1 / ε, а однократное внутреннее расширение будет удовлетворять условию

d2v0ds2 + ax1dv0ds = 0.

Решение этого уравнения:

v0 = A + Beax1x − x1 / ε,

, где A + B = ux = x1. Другое условие для определения констант A и B получается путем сопоставления со значением внешнего разложения при x = x1.

Дело II. Если ax <0 на всем протяжении x1x2, то пограничный слой будет иметь место при x = x2.Преобразование растяжения будет s = x2 − x / ε, а одночленное внутреннее разложение будет включать быстро убывающую функцию eax2x2 − x / ε.

Дело III. Если ax меняет знак в интервале x1

4.3 Толщина пограничного слоя и принцип наименьшего вырождения

Все пограничные слои, с которыми мы встречались до сих пор, имели толщину Oε.Под этим мы подразумеваем, что изменение Oε в независимой переменной будет охватывать область быстрого изменения зависимой переменной. Соответствующая растянутая независимая переменная s, соответствующая пограничному слою, связана с x линейным преобразованием, включающим деление на ε.

Существуют практические ситуации, когда толщина пограничного слоя будет Oεp. Это означает, что если пограничный слой расположен в точке x = x0, то подходящим преобразованием растяжения будет s = x − x0 / εp.В более общем смысле, выбор функции δε для использования в преобразовании растяжения s = x-x0 / δε определяется необходимостью правильно представить область быстрого изменения. Мы должны убедиться, что решение пограничного слоя содержит быстро меняющиеся функции. Форма основного уравнения в области пограничного слоя должна иметь достаточную структуру, чтобы допускать такие решения.

Рассмотрим пример

εd2udx2 + dudx + u = x, 01u0 = 1, u1 = 2.E56

Так как знаки первой и второй производных одинаковые, пограничный слой будет возникать при x = 0.Мы не собираемся сразу предполагать, что толщина пограничного слоя равна Oε. Наша цель — сделать вывод, что соответствующая переменная растяжения равна s = x / ε.

Однократное внешнее расширение u0 удовлетворяет du0dx + u0 = x, u01 = 2 Решение:

u0x = 2e1 − x + x − 1.E57

Для определения внутреннего расширения мы сначала ошибочно предполагаем, что пограничный слой толщина Oε1 / 2. Преобразование растяжения s = x / ε1 / 2 изменяет исходный DE (56) на следующий:

d2vds2 + 1ε1 / 2dvds + v = ε1 / 2sE58

Если для пограничного слоя использовалось соответствующее преобразование растяжения, то dv / ds и d2v / ds2 будут из O1 внутри него.Разложение v0 по ведущему порядку будет удовлетворять доминирующей части (58), т.е. компоненту Oε − 1/2

dv0ds = 0, v00 = 1.E59

Решение v0s = 1. Это, конечно, не имеет быстро меняющегося поведения, которое мы ожидаем в пограничном слое. Условие согласования Прандтля не может быть выполнено, поскольку

limx → 02e1 − x + x − 1 = 2e − 1 ≠ lims → ∞v0s = 1.

Таким образом, мы отвергаем предположение о пограничном слое толщиной Oε1 / 2.

Затем предположим, что толщина пограничного слоя равна Oε2, и мы снова обнаружим, что это неверно, потому что соответствующее внутреннее расширение не может быть согласовано с внешним расширением.Продолжая анализ, мы вводим преобразование растяжения s = x / ε2, которое приводит к уравнению

1ε3d2vds2 + 1ε2dvds + v = ε2s.

Мы снова утверждаем, что если использовалось соответствующее растяжение, то все производные равны O1, так что определяющее уравнение для главного члена в Oε − 3, а именно

d2v0ds2 = 0, v00 = 1.E60

Решение имеет вид v0s = 1 + As, где постоянная A должна определяться из согласования. Это решение быстро меняется, но скорость не уменьшается на краю пограничного слоя (т.е.е., при s → ∞). В самом деле, мы не можем сопоставить v0 с внешним разложением, потому что член As становится сколь угодно большим при s → ∞.

Правильный выбор преобразования растяжения — s = x / ε, показывающий, что толщина пограничного слоя равна Oε. Уравнение пограничного слоя принимает вид

1εd2vds2 + 1εdvds + v = εs.

Доминантное уравнение, которому удовлетворяет v0, — это O1 / ε, а именно

d2v0ds2 + dv0ds = 0, v00 = 1.E61

Решение: v0s = 1 − A + Ae − s. Последний член обеспечивает необходимый быстрый распад вдали от точки x = s = 0.Условие согласования Прандтля требует:

limx → 02e1 − x + x − 1 = lims → ∞1 − A + Ae − s,

, что приводит к A = 2−2e, и

v0x = 2e − 1 + 21 − ee. −x / ε.

Однократное составное расширение:

ucomp = 2e1 − x + x − 1 + 2e − 1 + 21 − ee − x / ε − 2e − 1.E62

Уравнение пограничного слоя ведущего порядка, связанное с растяжением преобразование s = x / ε, (61) включает больше членов, чем (59), связанных с s = x / ε1 / 2, и (60), связанных с s = x / ε2. Дополнительный член в (61) позволяет получить достаточную структуру в решении для обеспечения требуемого поведения пограничного слоя.Помощь при выборе толщины пограничного слоя заключается в поиске преобразования растяжения, которое сохраняет наибольшее количество членов в доминирующем уравнении, определяющем v0. Ван Дайк назвал это принципом наименьшего вырождения .

Составное разложение (62) можно проверить, сравнив с точным решением (56). Общее решение (56):

uex = C1em1x + C2em2x + x − 1,

, где

m1 = −1 + 1−4ε2ε, m2 = −1−1−4ε2ε.

Разложим 1−4ε с помощью биномиального ряда, 1−4ε = 1−2ε + Oε2, тогда

m1 = −1 + Oε и m2 = −1ε + 1 + Oε,

, так что

uex = C1e −x + C2e − x / ε⋅ex + x − 1 + Oε.E63

Используя граничные условия и пренебрегая трансцендентно малым членом e − 1 / ε, получаем C1 = 2e, C2 = 21 − e. Тогда (63) принимает вид

uex = 2e1 − x + 21 − ee − x / ε⋅ex + x − 1 + Oε.E64

Существует очевидное расхождение между (64) и составным разложением (62) в коэффициент при члене e − x / ε. Дополнительный член вносит вклад только в пограничном слое, где x = Oε, так что коэффициент ex можно в ведущем порядке заменить на единицу. Таким образом, составное разложение в главном порядке и член в точном решении полностью совпадают.

4.4 Граничный слой толщиной Oε

Рассмотрим следующий двухточечный BVP:

εd2udx2 + x2dudx − u = 0,01u0 = 1, u1 = 2.E65

Мы ищем однократное композитное расширение для выше БВП. Предварительно предположим, что пограничный слой возникает при x = 0, хотя обращение в нуль коэффициента при первой производной указывает на возможность нестандартного поведения.

Одноканальное внешнее расширение удовлетворяет

x2du0dx − u0 = 0, u01 = 2.

Его точное решение u0x = 2e1−1 / x.

Предположим, что толщина пограничного слоя равна Oεp, где p следует определять из принципа наименьшего вырождения. Растянутая переменная s = x / εp, и (65) принимает вид

ε1−2pd2vds2 + εps2dvds − v = 0.

Во втором члене всегда преобладает третий, поэтому принцип вырождения требует, чтобы первый член был того же порядка, что и третий член (то есть O1). Таким образом, p = 1/2, и одночленное внутреннее разложение удовлетворяет

d2v0ds2 + dv0ds = 0, v00 = 1.

Решение указанной выше задачи: v0s = Aes + 1 − Ae − s.Условие согласования Прандтля требует

limx → 02e1−1 / x = lims → ∞Aes + 1 − Ae − s

, что дает A = 0. Этот пример довольно особенный, поскольку A будет равно нулю для всех граничных условий.

Кратковременное композитное расширение равно

u0comp = 2e1 − x + e − x / ε.

Мы завершаем этот пример наблюдением, что выбор значения индекса p, отличного от p = 1/2, приводит к уравнениям пограничного слоя с недостаточной структурой для создания требуемого быстро затухающего поведения.

Таким образом, если p> 1/2, доминирующее уравнение принимает вид

d2v0ds2 = 0, v00 = 1,

, что дает v0s = 1 + As. Очевидно, что условие согласования Прандтля не может использоваться для определения A. В то время как, если p <1/2, доминирующее уравнение вырождается до v0s = 0, что не удовлетворяет граничному условию при s = 0.

4.5 Внутренний слой

Рассмотрим BVP:

εd2udx2 + xdudx + xu = 0, −11u − 1 = e, u1 = 2e − 1.E66

Коэффициент перед первой производной (конвективный член) положителен в 01, что указывает на наличие пограничного слоя на левом пределе x = 0.Хотя соответствующий коэффициент отрицателен в диапазоне -1

du0 + dx + u0 + = 0, u0 + 1 = 2e − 1E67

с решением u0 + x = 2e − x.

Внешнее разложение для отрицательного x, u0− удовлетворяет

du0 − dx + u0− = 0, u0 + −1 = eE68

с решением u0 − x = e − x.

Предположим, что пограничный слой в точке x = 0 имеет толщину Oεp, и определим индекс p, используя принцип наименьшего вырождения. Пусть s = x / εp, так что DE становится

ε1−2pd2vds2 + sdvds + εpsv = 0.

Третий срок преобладает над вторым сроком. Первый член имеет тот же порядок, что и второй член, если p = 1/2. При таком выборе p главный член внутреннего разложения v0 удовлетворяет условию

d2v0ds2 + sdv0ds = 0.

Его решение может быть дано следующим образом:

v0s = Berfs / 2 + v00,

Условие согласования Прандтля, примененное к области x> 0, равно

lims → + ∞v0s = limx → 0 + u0 + x

и, соответственно, для x <0, имеем

lims → −∞v0s = limx → 0 − u0 − x

Используя предельные значения erf ± ∞ = ± 1, получаем v00 = 1.5 и B = 0,5. Старшие члены порядка по всему региону:

u0 + x = 2e − x, x> Oεv0 = 0.5erfx / 2ε + 1.5, x = Oεu0 − x = e − x, x <−Oε

Составное расширение не может формироваться стандартным образом при наличии более одного внешнего решения. Однако поведение v0 для ∣x∣> Oε выглядит следующим образом:

v0x> Oε = 0,5 + 1,5 + TSTv0x <−Oε = −0,5 + 1,5 + TST

Использование этого позволяет получить единообразно действительный одночленный состав должно быть построено разложение, которое дает правильный коэффициент e − x вне пограничного слоя и правильное поведение ведущего порядка в пограничном слое.Это

u0comp = 0.5erfx / 2ε + 1.5e − x.

4.6 Нелинейное дифференциальное уравнение

Рассмотрим следующее полулинейное

εd2udx2 + dudx + u2 = 0,01u0 = 2, u1 = 1 / 2.E69

Коэффициенты производных первого и второго порядка имеют одинаковый знак, поэтому пограничный слой будет находиться на левой границе x = 0. Одноканальное внешнее разложение удовлетворяет условию

du0dx + u02 = 0, u01 = 1/2,

и решение u0x = 1/1 + x. Преобразование растяжения для внутренней области будет s = x / ε, и, следовательно, внутреннее расширение удовлетворяет

d2vds2 + dvds + εv2 = 0, v0 = 2.

Одночленное внутреннее разложение v0 удовлетворяет доминирующей части этого уравнения, т.е.

d2v0ds2 + dv0ds = 0, v00 = 2,

, что дает v0s = A + 2 − Ae − s. Условие согласования Прандтля дает A = 1, а составное одночленное равномерно действительное разложение равно

u0comp = 11 + x + e − x / ε.

Затем рассмотрим квазилинейную задачу

εd2udx2 + 2ududx − 4u = 0,01u0 = 0, u1 = 4.E70

Нелинейность связана с первым членом производной. Расположение пограничного слоя зависит от относительного знака первого и второго производных коэффициентов.Если предположить, что зависимая переменная неотрицательна на всем интервале 0

2u0du0dx − 4u0 = 0, u01 = 4,

с решением u0x = 2x + 2.

Если предположить, что толщина пограничного слоя равна Oε, то уравнение преобладающего порядка для одночленного внутреннего расширения принимает вид

d2v0ds2 + 2v0dv0ds = 0, v00 = 0.

Его решение v0s = atanhas. Условие согласования Прандтля дает a = 2.Таким образом, v0s = 2tanh3s, и равномерно действительное одночленное составное разложение равно

u0comp = 2x + 2 + 2tanh3s − 2.

Применение методов возмущений к уравнениям в частных производных и другие типы задач можно увидеть в книгах [5, 6].

Исследование межфазного слоя для ультразвуковой точечной сварки алюминия с медными соединениями

В данном исследовании исходными материалами являются чистый алюминий (AA1100) и чистая медь (C110), оба находятся в отожженном состоянии. Обзор поперечного сечения сварного шва между Al и Cu показан на рис.1А, где представляет интерес линия сварки (то есть стыковочная поверхность). Чтобы раскрыть характеристики границы раздела в деталях, образец был вырезан и извлечен из области сварного шва сфокусированным ионным пучком (FIB, двухлучевая система FIB FEI Quanta 3D FEG), как показано на рис. 1A; и изображение области среза в отраженных электронах (BSE) представлено на фиг. 1C. Поднятый и утоненный образец ФИП показан на рис. 1D, на котором четко видна граница раздела Al-Cu. На основе дифракционного контраста, полученного при наблюдении в светлом поле, изображение поперечного сечения просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) с малым увеличением иллюстрирует структуру исходного Al, Cu и границы раздела Al-Cu (рис.1E). Следует отметить, что линия сварки не такая плоская, как показанная при малом увеличении (рис. 1А). На изображении BSE с относительно большим увеличением (рис. 1B) наблюдается волнистая линия сварки в результате протекания материала через границу раздела ¹⁴, определяемую как механическое сцепление ¹⁵. Кроме того, на рис. 1 отсутствуют видимые переходные зоны на обеих сторонах исходного алюминия и меди при малом увеличении.

Рис. 1

( A ) обзор поперечного сечения сварного шва, ( B ) высокое — BSE-изображение с увеличением для механической блокировки, ( C ) выбор места для образца FIB, ( D ) подготовленный FIB-образец для ПЭМ и ( E ) ПЭМ-изображение поперечного сечения интерфейса Al-Cu с малым увеличением.

На рис. 2 показаны структуры исходных зерен Al и Cu вблизи границы раздела, наблюдаемые в двухлучевом режиме просвечивающей электронной микроскопии. Конструкции из алюминия и меди в исходном состоянии перед сваркой (рис. A и D) также показаны для сравнения изменений микроструктуры. В данном исследовании полученные материалы находятся в отожженном состоянии. Плотность дислокаций в листе меди (рис. 2D) мала перед сваркой и еще ниже в листе алюминия (рис. 2А), что указывает на то, что процесс отжига полностью (или частично) восстановил холодную обработку при изготовлении листа (прокатка ).После сварки большое количество дислокаций наблюдалось как в зернах Al, так и в Cu вблизи границы раздела, как показано на рис. B и E соответственно. Хотя известно, что Al имеет высокую энергию дефекта упаковки ¹⁶, дефекты упаковки с высокой плотностью наблюдаются в зернах Al, что проиллюстрировано ПЭМ-изображением в светлом поле с малым увеличением и вставкой с просвечивающим электроном высокого разрешения. микроскопические (HRTEM) изображения (рис. 2C), которые обычно появляются во время сильной пластической деформации.Изображение HRTEM (рис. 2F) и модель быстрого одномерного преобразования Фурье (FFT) (вставка на рис. 2F) демонстрируют, что высокая плотность краевых дислокаций 1/2 <110> преобладает вдоль плоскостей скольжения {111} внутри центрированной по граням кубическое (ГЦК) зерно меди, указывающее на то, что дислокации зарождались и скользили по системам скольжения ГЦК, чтобы приспособиться к пластической деформации во время процесса сварки. Все эти наблюдения подтверждают, что при ультразвуковой сварке происходит сильная пластическая деформация, что согласуется с результатами, предложенными Koike ¹⁷ и Szlufarska и др. .¹⁸, то есть увеличивающееся количество дислокаций будет активироваться и накапливаться вокруг границы раздела по мере увеличения пластической деформации. Кроме того, большое количество дислокаций и SF внутри зерен, возникающих в результате пластической деформации, означает, что не происходит значительной рекристаллизации зерен вблизи границы раздела. Эти явления указывают на то, что температура сварки для Al-Cu недостаточно высока в выбранном месте для образования IMC в этих условиях сварки, в отличие от предыдущих отчетов об ультразвуковой сварке соединений Al-Cu с использованием более высокой энергии сварки ^8,9.

Рисунок 2

( A ) ПЭМ-изображение Al до сварки, ( B ) дислокации в зернах Al вблизи границы раздела после сварки, ( C ) SF в зернах Al вблизи границы раздела, ( D ) ПЭМ изображение Cu до сварки, ( E ) дислокации в зернах Cu вблизи границы раздела после сварки и ( F ) краевые дислокации в зернах Cu вблизи границы раздела.

Чтобы идентифицировать образование связи на границе раздела, была использована энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDXS) в сканирующей просвечивающей электронной микроскопии (STEM) для определения химического состава вокруг границы раздела Al-Cu.На рис. 3A, B показано STEM-изображение вокруг границы связывания и соответствующее распределение элементов вдоль желтой линии, перпендикулярной границе раздела, соответственно. Из линейного сканирования EDXS (рис. 3B) можно увидеть, что существует тонкий диффузионный слой (~ 80 нм) между Al и Cu, где распределения элементов Al и Cu имеют противоположную тенденцию вдоль линии сканирования, как показано на рис. 3В. Чтобы убедиться в толщине диффузионного слоя, было проведено больше измерений с линейной разверткой; и рис.3D, E представляют соответствующие распределения элементов вдоль желтых линий на фиг. 3C. Установлено, что толщина диффузионного слоя непостоянна (~ 50 нм на фиг. 3D и ~ 90 нм на фиг. 3E), что указывает на неравномерную диффузионную зону сварки вдоль линии сварки.

Рисунок 3

( A ) Изображение STEM вокруг границы раздела сварного шва, ( B ) распределение элементов, полученное с помощью EDXS, ( C ) изображение STEM с большим увеличением вокруг границы раздела сварного шва, ( D ) и ( E ) распределение элементов в различных областях сварки с большим увеличением.

Структура диффузионного слоя была исследована в наномасштабе путем анализа изображений ПЭМ и ВРЭМ. Образец ПЭМ наклоняли, чтобы выровнять одно из зерен Cu вблизи границы раздела так, чтобы оно было параллельно оси зоны <110>. Изображение в светлом поле с малым увеличением проиллюстрировано на фиг. 4A, где в диффузионном слое обнаружен видимый тонкий переходный слой. В переходном слое шириной ~ 10 нм аморфная фаза и нанокристаллы наблюдаются из изображений ПЭМ ВР (рис.4В, В), что подтверждается картинами БПФ с характеристиками диффузного ореола и поликристалла, взятыми из соответствующих областей, отмеченных красными прямоугольниками. Кроме того, в нанозернах расстояние между частично неповрежденными плоскостями решетки для Cu, как было измерено, составило 0,2107 нм, что немного больше, чем у чистой Cu (0,2088 нм). Точно так же измеренное расстояние для Al (0,2230 нм) больше, чем для чистого Al (0,2024 нм). Таким образом, нанокристаллы считаются твердыми растворами Cu с растворенными веществами Al, близкими к чистой Cu, и твердыми растворами Al с растворенными веществами Cu, близкими к Al.

Рисунок 4

( A ) Изображение диффузного слоя в светлом поле с малым увеличением, изображения переходного слоя ( B ) и ( C ) HRTEM, взятые из ( A ).

Известно, что эволюция температуры играет важную роль в образовании межфазной фазы связи. При сварке взрывом образование аморфной фазы происходит из-за быстрого затвердевания расплавленного материала ¹¹. Для процесса ультразвуковой сварки металлов мониторинг температуры в реальном времени проводился Чжао и др. .¹⁹ с аналогичными условиями настройки, как это исследование. В их исследовании максимальная температура сварки может подниматься до 377 ° C, что намного ниже температуры эвтектики (548,2 ° C) на диаграмме состояния равновесия Al-Cu. Это указывает на то, что локальное плавление маловероятно при изученных условиях сварки. Оценка результатов EDXS (рис. 3) вместе с атомной решеткой в переходном слое на изображениях HRTEM (рис. 4) предполагает, что связывание между Al и Cu происходит за счет усиленной взаимной диффузии родительских элементов во время тяжелой пластическая деформация с высокой скоростью деформации.

Помимо чрезвычайно быстрого охлаждения, несколько исследований сообщили, что твердотельная аморфная фаза может образовываться после сильной пластической деформации ^20,21,22, при этом процесс аморфного образования происходит следующим образом: (1) образование дислокаций внутри зерен; (2) образование фрагментированных, а затем ультрамелкозернистых структур; 3) появление и распространение аморфных структур. Следует отметить, что в аморфизирующейся структуре могут быть обнаружены отдельные наноразмерные кристаллические зерна, и их количество и размер зерен будут уменьшаться по мере увеличения деформации до полного уменьшения ²².Сагель и др. . ²³ сообщил, что измельчение зерна как тип структурного разупорядочения обычно наблюдается в сплавах при сильной пластической деформации и происходит до начала аморфизации. Чтобы приспособиться к пластической деформации, введенные границы зерен могут поднять структурную систему материала до энергетического состояния выше аморфного состояния, чтобы вызвать аморфизацию ²⁴. Другим фактором является накопление дислокаций, которое способствует атомному беспорядку, деформации решетки и, в конечном итоге, разрушению кристаллической структуры для аморфизации ²⁵.Для процесса многослойной ультразвуковой сварки Lee et al . ²⁶ сообщил, что произошло относительное смещение между соседними сварочными слоями, что привело к межфазному трению. В этом исследовании как при межфазном трении, так и при высоком давлении сварки, пластическая деформация произошла вблизи границы раздела, что приводит к более высокой плотности дислокаций как в зернах Al, так и в Cu по сравнению с несваренными материалами, как показано на рис. 2. Во время При дальнейшем процессе сварки на границе раздела скапливается больше дислокаций, что приводит к измельчению зерна и одновременному повышению энергетического состояния для запуска аморфизации, как показано на рис.4.

Таким образом, с помощью расширенных характеристик и анализа межфазной структуры выявлено, что сильная пластическая деформация способствует формированию переходного слоя, состоящего из нанокристаллов и аморфной фазы, а также высокой плотности дислокаций и ДУ в исходной Al и Cu. Считается, что при текущем процессе локальное плавление маловероятно. В текущем соединении Al-Cu наблюдается пара образований связывания, включая усиленную взаимную диффузию, введенную в аморфную фазу, и механическое сцепление, которые вместе вносят вклад в прочность соединения.Эти результаты привели к значительному улучшению понимания механизма сварки разнородных металлов ультразвуковой сваркой, а также общей сварки в твердом состоянии с использованием термомеханических принципов.

Cadillac CT6: Лазерная сварка идеальных швов

Просто использовать алюминий в качестве основного материала кузова автомобиля достаточно сложно. Легкому металлу труднее придать форму штамповке, чем стали, он требует других методов соединения панелей и требует нескольких процессов очистки, которых нет в стали.

Для инженеров General Motors, работавших над грядущим седаном Cadillac CT6, этой задачи было недостаточно.

Их целью при проектировании был большой седан, такой как BMW 7-Series, с массой автомобиля среднего размера, такого как CTS Cadillac. Поэтому инженеры разработали автомобиль из 13 различных сплавов (в основном из стали в конструкции и алюминия в панелях кузова), но на этом задача не закончилась. Дизайнеры хотели, чтобы внешние швы были бесшовными, отказавшись от дизайнерских приемов вековой давности, таких как сокрытие рваных сварных швов отделкой и уплотнением.

«Это элемент PQ — воспринимаемое качество — элемент, в котором мы действительно стремимся улучшить внешний вид шарнира», — говорит Грег Хаген, главный инженер-производственник программы GM Omega, группы автомобилей, в которую входит новый CT6. «На большей части этой машины нам не нужно использовать какие-либо аппликации. Это прямо на глазах у покупателя. В этом сегменте роскоши покупатели ожидают именно этого. Они ищут такие дизайнерские подсказки на машине ».

Ключом к достижению этих бесшовных соединений является лазерная сварка алюминия.Когда инженеры GM прошли испытания при проектировании и производстве нового автомобиля, они говорят, что многое узнали о лазерной обработке и о том, как использовать такие сварочные технологии в автомобилях массового потребления в будущем.

Модернизация оборудования

Заводы Cadillac уже несколько лет используют методы лазерного соединения для получения почти бесшовных соединений на седане CTS, но Майк Посс, старший инженер по лазерной сварке из группы управления производственным проектированием в GM, говорит, что это процесс пайки.Лазеры плавят медно-кремниевый наполнитель, который прикрепляет стальную крышу к сторонам стального корпуса. Посс сказал, что этот процесс эффективен для стали, но он не подходит для алюминиевого корпуса CT6.

«По мере перехода от стали к алюминию комплект оборудования меняется, — говорит Посс. «Мы рассмотрели возможность перехода на более новые версии оборудования. Мы перешли на лазер нового типа. Мы пошли с более новым оборудованием для лазерной оптики. Добавив характеристики нового оборудования, мы обнаружили, что лазерная сварка алюминия для крыши отвечает всем нашим требованиям.Это было не особенно сложно, но нужно покупать правильное оборудование ».

В отличие от лазерной пайки в CTS, при которой стальные стороны остаются твердыми и плавится только материал наполнителя, при лазерной сварке алюминия требуется расплавление обеих соединяемых панелей и заливки из алюминиевой проволоки. По словам Посс, для этого GM понадобился процесс меньшего размера — более четко сфокусированный лазер, который передавал бы точное количество энергии.

Немецкая компания по производству оборудования Scansonic, распространяемая в Северной Америке компанией Abicor Binzel, предоставила ключевое оборудование.Его система ALO3 отслеживает сварной шов, измеряя входной сигнал от алюминиевой заполняющей проволоки — технологию, которую GM называет тактильным отслеживанием шва. А устройство автоматически фокусирует лазер, поддерживая быстрые и непрерывные изменения луча.

«Поскольку есть небольшие отклонения в направлении вверх-вниз, лазер остается в фокусе», — объясняет Посс. «Для стали это менее важно. В случае алюминия более важна правильная фокусировка ».

Том Грэм, менеджер по работе с ключевыми клиентами Abicor Binzel, говорит, что в процессах пайки размер лазерного пятна обычно вдвое превышает размер проволоки, поэтому точность настройки процесса менее важна.При сварке алюминия размер лазерного пятна меньше, чем у проволоки, поэтому настройка и контроль процесса намного важнее.

«Выравнивание точки с проводом имеет решающее значение. Из-за склонности к растрескиванию алюминия у вас должен быть провод и нужная энергия в нужном месте в нужное время », — говорит Грэм. Он добавляет, что сложность получения идеального шва является причиной того, что многие автопроизводители используют лазерную сварку для деталей конструкции, которые не видны клиентам, а не для наружного металла. «Когда вы начинаете использовать лазеры в белом корпусе, ваши допуски колеблются от 2 мм, 3 мм или 4 мм — которые подходят для точечной сварки — до 10 долей миллиметра.У вас должны быть очень маленькие промежутки, чтобы не было промежутков. Вы должны точно знать, где находится край ».

Poss говорит, что процесс обработки алюминия радикально не отличается от процесса пайки стали, но уровень точности потребовал модернизации оборудования для лазерной сварки.

«Стык между двумя панелями находится в пространстве с определенным допуском. Мы опускаем лазер, и проволока, которая подается в стык, полученный при лазерной сварке, также отслеживает стык. Поэтому, если есть небольшие отклонения в направлении поперечины, проволока автоматически следует за швом », — говорит Посс.«Он также используется на стали, но алюминиевая проволока мягче, чем медная, поэтому у нас есть более чувствительный датчик отслеживания шва, который позволяет нам использовать более мягкую проволоку».

Поддержание чистоты

Хотя процесс сварки алюминия более точен, чем пайка на основе стали, он создает некоторый беспорядок. Посс объясняет, что, поскольку и панели, и материал наполнителя плавятся во время сварки, лазерная обработка алюминия может привести к образованию сварочных брызг — кусков металла, которые могут испортить цельный вид, который хотели дизайнеры.

«В начале алюминиевого проекта я осознал, что были некоторые проблемы с разбрызгиванием, поэтому мы подготовились к очистке от брызг после сварки», — говорит Посс.

В сотрудничестве с робототехнической компанией Comau и компанией Osborn, производящей нейлоновые щетки, инженеры разработали метод чистки, позволяющий аккуратно удалить любые брызги со шва.

Майк Акушевски, технический инженер Osborn из Кливленда, говорит, что его компания предоставила автопроизводителям, использующим процессы лазерной сварки, линии очистки от брызг по всей Северной Америке и Европе.По его словам, проблема CT6 заключалась в безупречном внешнем виде, которого добивалась GM. Традиционно автопроизводители используют два метода, чтобы скрыть типичный грубый шов между стороной кузова и крышей автомобиля. Боковые стороны кузова, как правило, немного выше крыши, поэтому, когда люди смотрят на машину сбоку, они видят сторону кузова, а не стык, где эта панель сливается с крышей. Кроме того, на большинстве автомобилей этот шов покрывается толстой резиновой полосой, чтобы скрыть любые дефекты.

«Вы можете поиграть в этой области между крышей и стеной, и щетки могут быть очень щадящими.И из-за этого желоба (между стенкой кузова и крышей) некоторые вещи были не так важны. Если металл треснет, он поедет. Если металл немного рвался, ничего страшного. Если у вас хороший шов, вы можете все покрыть отделкой », — говорит Акушевский.

Когда корпус CT6 покидал сварочный цех с почти идеальными швами, инженерам Osborn пришлось убедиться, что его щетки удаляют только сварочные брызги. Типичная погрешность исчезла.

«Чистка щеткой по-прежнему является наиболее очевидным выбором для удаления брызг», — говорит Акушевски.»С правильной щеткой это единственный способ узнать, что не выколи металл».

Посс говорит, что во время чистки щеткой он надеется прервать этот этап производственного процесса, поскольку рабочие и инженеры завода освоят процессы электронной лазерной сварки. По мере того как автопроизводитель разработал CT6 и этапы его производства, количество брызг при сварке резко уменьшилось.

Устранение процессов

Ключ заключался в том, чтобы распознать, что заставило алюминий выплевывать отходы, когда лазеры плавили металл.По словам Посс, виновником стали смазочные материалы, используемые для придания формы панелям кузова. В то время как сталь легко сгибается и сохраняет форму после штамповки, алюминий требует больше усилий и намного больше смазки.

«Мы рассматривали это в основном как проблему с внешним видом. Если на панели будет много формовочной смазки, сварной шов в дальнейшем будет выглядеть не так хорошо, — говорит Посс. «Итак, мы просто счищаем лишнюю смазку, которая могла быть на панели. Это имеет большое значение для внешнего вида ».

В отличие от стальных панелей, рабочие GM подвергают алюминиевые детали химической промывке перед тем, как сварить их вместе, чтобы сформировать кузов автомобиля.По словам Посс, после добавления этого шага необходимость в чистке щеткой после сварки отпала.

«Это первое использование GM для лазерной сварки алюминия на крыше, так что мы учимся», — говорит Посс. «Иногда вы готовитесь к худшему, а затем можете уйти от него».

Акушевски говорит, что Осборн понимает, что его роль потенциально временная. Если GM перестанет чистить щеткой, он не станет первым автопроизводителем, который найдет способы предотвратить разбрызгивание сварочного шва вместо того, чтобы убирать его позже.

«Компании будут иметь больше химических процессов.Металл будет подготовлен к поставщикам или на штамповочных заводах », — говорит Акушевски. «Мы необходимое зло прямо сейчас. Их цель — не иметь этого процесса ».

Тем не менее, добавляет он, Осборн рад предоставить услугу, даже временно. Основным автомобильным бизнесом компании является удаление заусенцев с компонентов двигателя, но если инженеры начнут использовать щетки в других отделах, они могут лучше понять другие применения систем Осборна в будущих проектах.

«Мы всегда стремимся рассказать нашу историю, поэтому чем больше инженеров на заводах увидят наш продукт, тем выше наши шансы», — говорит Акушевски.

Лазеры поддерживают конструкцию

Хотя при лазерной сварке алюминия основное внимание уделялось идеальному внешнему виду, Хаген говорит, что у этой технологии есть и другие преимущества. Проходя процессы проектирования и производства, команды обнаружили, что у них больше свободы в дизайне.

«В процессе лазерной сварки появилось несколько конструктивных элементов. В дверях, например, мы получили более короткие фланцы, и это действительно улучшает общий обзор с большими оконными проемами и меньшими затратами на производство », — говорит Хаген.

Он добавляет, что с программами для автомобилей премиум-класса, такими как CT6, экономия производственных затрат, как правило, возвращается за счет новых функций для автомобиля, но обнаружение этой экономии должно помочь внедрить эту технологию в более массовые автомобили в будущем.

Другой конструктивной особенностью с лазерной подсветкой была трехсекционная крышка багажника CT6, а не более плоская, состоящая из двух частей.

«Это позволило нам увеличить глубину кармана для номерного знака, так что мы можем установить две камеры обратно в эту область автомобиля», — говорит Хаген.«Мы можем предложить функцию камеры 360 ° вместе с нашей динамической камерой с внутренним зеркалом заднего вида, и все это в одном корпусе. Мы бы не смогли этого сделать, если бы выполняли традиционную точечную сварку стали ».

Мультиметаллическое будущее

Как и пикап Ford F-150, Cadillac CT6 не полностью алюминиевый. Большая часть кузова есть, но конструктивные элементы в основном выполнены из высокопрочной стали. Хаген говорит, что это подход к дизайну, который в будущем станет более распространенным во всех автомобилях.

«CT6 наглядно демонстрирует, что у нас есть техническая возможность стратегически смешивать высокопрочные стали и алюминий с различными технологиями соединения. Мы знаем, что можем создать действительно легкий автомобиль, действительно оптимизированный по массе », — говорит Хаген. «Это наше текущее направление для Cadillac».

В GM Cadillac часто служит испытанием для новых технологий. Из-за более высокой цены и более медленного времени сборки системы, которые не имеют смысла для заводов, работающих на 250 000 единиц в год, прекрасно работают в сегменте люкс.Таким образом, внешний вид автомобиля, почти полностью сделанный из алюминиевых панелей, сваренных лазерной сваркой, имеет для Cadillac больше смысла, чем для Chevrolet. Но технологии развиваются, становятся более доступными и популярными.

Посс добавляет: «У нас уже есть деталь, которая находится в производстве для нынешних [GMC] Yukon, [Chevrolet] Tahoe и [Cadillac] Escalade — алюминиевая задняя дверь. И это тоже сварено лазером. Это продукт больших объемов, и мы можем без проблем сварить его лазером ».

Посс и Хаген говорят, что не могут предсказать, как быстро эта технология перейдет на массовый рынок, но они добавляют, что каждое транспортное средство должно стать легче и эффективнее, чтобы соответствовать правилам экономии топлива, а лазерная сварка алюминия является многообещающим. технологии для достижения этих целей.

«С производственной точки зрения мы стремимся к CT6. Этого мы раньше не делали, — говорит Посс. «Разработчики продуктов хотели что-то сделать, поэтому производственные инженеры работают над поставленной целью — внедрить это в производство.

«Мы сделали это на других автомобилях», — продолжает он. «Я всегда работаю над растяжкой. Лазерная пайка с CTS была непростой задачей ».

Хаген добавляет: «Мы вызываем Майка, приводим его и говорим, что нам нужно это сделать, а он все выясняет за нас.Он хороший парень, чтобы быть в команде ».

General Motors Co. — Cadillac
www.cadillac.com

Abicor Binzel
www.binzel-abicor.com/US/eng

Осборн
www.osborn.com

Об авторе: Роберт Шенбергер — редактор TMV, с ним можно связаться по адресу [email protected] или 216.393.0271.

(PDF) Микроструктура и механические свойства сваренного трением алюминиевого сплава AA2024-T3

Микроструктура и механические свойства

Алюминиевый сплав AA2024-T3, сваренный трением, сваренный трением

Саад Ахмед Ходир

, Масанаки Накаи и Масиба Тошия

Исследовательский институт сварки и сварки, Университет Осаки, Ибараки 567-0047, Япония

AA2024-T3 Пластины из алюминиевого сплава толщиной 3 мм были сварены встык трением с перемешиванием при постоянной скорости сварки 50 мм / мин и

скоростях вращения 400, 600, 800, 1000, 1250 и 1500 мин.

À1

.Было исследовано влияние скорости вращения на микроструктуру, распределение твердости и свойства при растяжении

соединений. Размер равноосного зерна увеличивался с увеличением скорости вращения до 1000 мин.

1

скорости вращения. Увеличение скорости вращения

более чем на 1000 мин

1

не привело к значительному увеличению крупности зерна в зоне перемешивания. Кроме того, увеличение скорости вращения

привело к более тонкому и более однородному распределению частиц второй фазы в зоне перемешивания.Твердость увеличивалась как в зоне перемешивания, так и в зоне термомеханического воздействия

по мере увеличения скорости вращения и достижения скорости вращения основного металла. Соединения без сцепления были разрушены при

зоне теплового воздействия на отходящей стороне, а максимальная прочность на растяжение соединений составила 402 МПа, которая была достигнута при 1250 мин

1

при скорости вращения

. Общий КПД составил 88%.

(Получено 30 сентября 2005 г .; принято 25 ноября 2005 г .; опубликовано 15 января 2006 г.)

Ключевые слова: алюминиевый сплав AA2024-T3, стыковая сварка трением с перемешиванием, равноосный размер зерна, частицы второй фазы, распределение твердости, растяжение

прочность

1.Введение

Сварка трением с перемешиванием — это новый процесс твердотельной сварки

, изобретенный для сварки алюминиевых сплавов.

Доказано, что

обеспечивает высокое качество высокопрочных алюминиевых сплавов (2ххх,

7ххх), которые трудно сваривать с использованием стандартной сварки плавлением

В этом процессе цилиндрический инструмент (состоящий из

заплечика и узла зонда) вращается с высокой скоростью вращения

и погружается в линию соединения между двумя деталями

, которые должны быть сварены встык.Тепло трения

, генерируемое сварочным инструментом, делает окружающий материал

более мягким и позволяет инструменту перемещаться по линии соединения

. Размягченный материал начинает обтекать зонд

, что приводит к перемещению материала от передней кромки инструмента

к задней стороне. Это легкое перемешивание вращающимся инструментом

приводит к образованию сильно деформированной области в материале.

Соединение FSW, как известно, имеет три зоны, такие как сварной шов: (i)

интенсивно деформированная зона, называемая зоной перемешивания (SZ), (ii)

термомеханически зависимая зона (TMAZ), (iii) тепловое воздействие.

Зона

ред (ЗТВ).

Большое количество исследований

4–13)

по упрочняющемуся старению алюминию

сплавов, таких как серии 2000, 7000 и 6000, сфокусированных на

изменения микроструктуры и распределение ионов по твердости

из FSW, в то время как только несколько исследований

1,13,14)

охарактеризовали свойства

на растяжение соединения FSW из алюминиевого сплава AA2024-T3

. Согласно этим исследованиям, динамическая рекристаллизация

имеет место в SZ для получения равноосной мелкозернистой структуры

с тенденцией состоять из высокоугловых границ зерен

.В TMAZ материал также подвержен пластической пластической деформации

и теплу от процесса. В этой области не происходит перекристаллизации

, и обычно существует четкая граница

между TMAZ и SZ, особенно на продвигающейся стороне

. В ЗТВ материал прошел термический цикл

, который влияет на механические свойства в этой области

. В частности, в ЗТВ пластической деформации не происходит.

Профиль твердости сильно зависит от характеристик осаждения

и незначительно от размера зерна в сварном шве.Таким образом, растворение

и рост осадка приведет к размягчению

стыков. Сварка трением с перемешиванием AA2024-T3, как сообщается в

, снижает прочность на разрыв примерно на 5–20% ниже, чем у основного металла

(BM) в зависимости от условий сварки, но отсутствует информация о месте разрушения, если разрушение происходит

на наступающей стороне, отступающей стороне или в зоне перемешивания.

Большинство этих предыдущих работ с алюминиевым сплавом

AA2024-T3 выполнялись при относительно более низкой скорости вращения и более высоких скоростях сварки

.Сварку трением с перемешиванием

необходимо выполнять в более широком диапазоне скоростей вращения, поскольку свойства соединений

зависят от многих условий, таких как скорость вращения инструмента

, скорость сварки, геометрия зонда, толщина

деталей и обрабатываемого материала.

Настоящая работа направлена на исследование влияния скорости вращения

на микроструктуру, распределение твердости и свойства растяжения.

стяжки соединений из алюминиевого сплава AA2024-T3, сваренных трением с перемешиванием.

Была исследована взаимосвязь между скоростью вращения и местоположением трещины

2. Методики экспериментов

AA2024-T3 Пластины из алюминиевого сплава толщиной 3 мм

были сварены встык с трением с перемешиванием с использованием инструментальной стали (SKD61) с буртиком

диаметром 12 мм и резьбовым штифтом диаметром 4,0 мм.

Химический состав и свойства BM при растяжении

показаны в таблицах 1 и 2, соответственно. Ось инструмента была

с наклоном на 3 градуса относительно вертикальной оси.Скорость сварки

поддерживалась постоянной на уровне 50 мм / мин, а скорости вращения

были установлены на 400, 600, 800, 1000, 1250 и 1500

мин

À1

. Образцы для наблюдения микроструктуры были изготовлены из сварных пластин

. Наблюдение микроструктуры

было выполнено на поперечном сечении в области сварного шва

после механической полировки с использованием бумаги с кремниевым зерном

(до степени чистоты 1500). Окончательная полировка была выполнена

с использованием 0.3

Суспензия глинозема

мм и суспензия коллоидного кремнезема

пенсия. Поверхность образцов протравливали реагентом Келлера

(1 мл HF, 1,5 мл HCl, 2,5 мл HNO

и 95 мл H

O).

к.т.н. студент, Научно-исследовательский институт сварки и сварки, Университет Осаки

Materials Transactions, Vol. 47, No. 1 (2006) pp. 185–193

# 2006 Японский институт металлов

(PDF) Недостаточное соответствие стыковых швов высокопрочной стали

При текучести выдерживает 2/

ss — = и, следовательно, приращения получаются как

zxy

ddd

== что

означает, что напряженное состояние после начальной текучести просто нарастает в пространстве напряжений параллельно гидростатической оси

.Как прямое следствие, продольное напряжение может увеличиваться без увеличения

эффективного напряжения в металле сварного шва. В рассматриваемом предельном случае на прочность сварного соединения

, следовательно, совершенно не влияет тот факт, что прочность металла сварного шва меньше прочности

основного металла. В реальной жизни этот эффект явно присутствует, но, конечно, не безграничен. Тем не менее,

математика, приведенная выше, аналитически иллюстрирует физику полученных экспериментальных результатов.

Численные исследования этого явления выполнены в [3].

4. Выводов

Это, безусловно, возможно, для глобальной прочности по undermatched образца для испытаний для достижения прочности

опорной плиты. Например, образцы из стали Weldox 960 и наплавленного металла PZ6149.

Все три из этих образцов разрушились в основном металле, хотя наблюдаемый индекс несоответствия

был всего лишь 77%. В других источниках [4] утверждается, что максимально допустимое несоответствие составляет около 10-

15%.Ниже этого уровня в самой слабой зоне возникает пластический поток, который снижает прочность и пластичность соединения. Мы никогда не удалось достичь прочности опорной пластины в Weldox стали 1100

, даже если электрод используется был самым сильным на рынке. Эти образцы потерпели неудачу в HAZ

и имели индекс соответствия 0,60. Это означает, что было бы трудно достичь опорной плиту

прочности для еще более высокой прочности сталей (Weldox 1300), загруженные в чистом растяжении.

Если толщина стального листа остается постоянной и увеличивается только ширина образца, общая прочность соединения

увеличивается с шириной образцов. И предел текучести, и предел прочности

увеличивались с увеличением ширины образца, но разница между ними уменьшалась.

Это связано с ограничением. Когда мягкий сварной шов начинает деформироваться, соседняя неэластичная опорная плита

сдерживает эту деформацию. Сварной шов развивает напряжение в направлениях ширины и толщины в

в дополнение к продольному направлению.Когда сварной шов испытывает растяжение в трех направлениях материала

, среднее напряжение или гидростатическое напряжение в сварном шве увеличивается. Урожайность материала составляет

, что регулируется критерием текучести Фон-Мизеса. Следовательно, когда гидростатическое напряжение увеличивается на ограничение

, величины отклоняющих напряжений, которые определяют податливость, не увеличиваются соответственно

. Таким образом, из-за ограничений требуются большие осевые напряжения для дальнейшего увеличения пластической деформации

5. Ссылки

[1] Использование и применение высокопрочных сталей для стальных конструкций, Международная ассоциация

по проектированию мостов и конструкций (IABSE). (2005). ISBN 3-85748-113-7.

[2]

БЛОМКВИСТ, A. Несоответствие сварных деталей из высокопрочной стали. Application Research и

Development, SSAB Oxelösund, 1995.

[3]

FERNANDES, JV, LOUREIRO, A., MENEZEZ, LF AND RODRIGUES, DM, Numerical

исследование пластического поведения при растяжении сварных швов при высоких температурах. прочностные стали, Международный журнал

пластичности 20, стр.1-18

[4]

DEXTER, RJ, Значение несоответствия прочности сварных швов в поведении конструкции,

Публикации Исследовательского центра GKSS, Гестахт, ФРГ, стр. 55-73, 1997.

[5]

БЛУМКВИСТ, А., Коллин, П., и РЭНБИ, А., Определение размеров на светофоре в

конструкциях на базе Weldox 500 и Weldox 700. Stålbyggnadsinstitutet

, публикация 156. ISBN 91-7127-1014-0.

[6]

Сато, К., Тойода, М.,. Прочность соединения толстых листов с металлом шва более низкой прочности,

Приложение к исследованиям сварки, стр. 311-319, 1975.

[7]

TÖRNBLOM, S. Недостаточное соответствие стыковых швов высокопрочной стали, магистерская работа, Лулео

Технологический университет, Лулео, 2007: 220 CIV.

Сварочная головка FLW D30 со встроенным воблером луча

Характеристики

Непревзойденная мощность лазера	Полностью интегрированное отслеживание шва
Программируемые параметры сканирования	Герметичный для долговременной стабильности
Изменяемый радиус и частота качания	Архитектура Plug-and-play для всех лазеров IPG

Технические характеристики

Частота колебаний	1 кГц
Мощность лазера	6 кВт

Пример конфигурации

Фокусное расстояние	500 мм *
Диаметр качания	5 мм
Диапазон отслеживания шва с колебанием (одна ось)	± 5 мм
Полный диапазон сканирования (одна ось)	± 7.5 мм

* Доступны другие фокусные расстояния.

*Идеально подходит для плохо подогнанных деталей, обеспечивая впечатляющий внешний вид сварного шва.*


Углеродистая сталь Угловой шарнир	Алюминий Стыковое соединение	Аустенитная нержавеющая сталь Стыковое соединение	Аустенитная нержавеющая сталь Трубчатый теплообменник и кожух	Аустенитная нержавеющая сталь Трубчатый теплообменник и кожух

Брошюра о качающихся технологических головках

Преимущества сварки колебанием по сравнению с обычными методами сварки

Режимы качания

Сварочные головки, оснащенные модулем слежения за раскачиванием / швом, имеют следующие доступные режимы качания:

Частота и амплитуда колебаний могут быть изменены на основе приложения

Качество / стабильность сварного шва

По сравнению с обычными (лазерными) методами сварки, сварка в режиме качания обеспечивает превосходное качество сварки.
Колебание также помогает преодолеть проблемы стабильности, связанные с обратным отражением при сварке таких материалов, как алюминий, медь и т. Д.

Угловой шов на алюминии 6061-T6 (толщина 1,5 мм). Изображение слева показывает общее качество, а изображение под микроскопом справа показывает крупный план сварного шва.

Материалы, склонные к растрескиванию / пористость

Некоторые материалы при сварке традиционными методами чувствительны к дефектам сварки, например:

— Некоторые марки алюминия, склонные к образованию пор в процессе сварки
— Пружинная сталь, чувствительная к термическому растрескиванию

При использовании воблерной сварочной головки процесс сварки можно дополнительно оптимизировать (различные режимы, амплитуды и частоты колебаний), чтобы свести к минимуму или устранить дефекты сварки.


6061 Образец алюминия, сваренный традиционным способом лазерной сварки: очевидные поры в поперечном сечении		6061 Образец алюминия, сваренный с головкой воблера: поперечное сечение без пористости

Сварка разнородных металлов

При сварке разнородных металлов воблер имеет несравненные преимущества, например:

–Если один материал имеет более высокую температуру плавления или более высокую отражательную способность, чем другой, поведение материалов при плавлении можно «сбалансировать» путем выбора соответствующих параметров колебания.
–Некоторые комбинации металлов имеют тенденцию к образованию хрупких интерметаллических соединений в результате сварки. При использовании воблера плавление / затвердевание интерметаллического слоя можно лучше контролировать, что улучшает качество сварки.


Трубы из нержавеющей стали 304 и бескислородной меди, сваренные вместе с использованием кругового колебания		EDS-изображение, показывающее смешение металлов в поперечном сечении сварного шва

Допуск для переменных процесса

Что касается переменных процесса, таких как зазор между деталями, вобуляционная сварка позволяет значительно расширить диапазон параметров процесса, что приводит к сварке хорошего качества.
Пример: Стыковая сварка листов нержавеющей стали (толщина 1,5 мм):

A) Изменение зазора между деталями		B) Смещение от центральной линии между деталями

Зазор, мкм

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Обычная лазерная сварка

или

Лазерная сварка с колебанием

или

Смещение, мкм

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Обычная лазерная сварка

или

Лазерная сварка с колебанием

или

o = Хорошая сварка

Δ = приемлемо

× = неприемлемо / не приваривается

Отслеживание шва

Полная система отслеживания шва
Повышает производительность за счет автоматической регулировки места сварки для соответствия различным положениям шва
Использует высокоскоростную камеру CCD и светодиодную стробоскопическую подсветку для изображения быстро движущихся частей
Обнаруживает швы с точностью <10 мкм
Обеспечивает повышенную согласованность процесса

Бурение

Сверление отверстий регулируемого диаметра
Использует буровую насадку для обеспечения оптимального потока газа
Обеспечивает единообразие процесса по сравнению с ударным бурением
Форму отверстия можно настроить с помощью контроллера сканирования

Сканирование

Идеально для сканирования малых полей
Использует контроллер сканирования IPG и программное обеспечение IPG Weld для настройки и выполнения задания
Увеличивает гибкость воблера за счет включения множества форм и функций
Позволяет использовать сварочные принадлежности, такие как воздушные ножи, порты подачи газа, коаксиальные сопла, при сканировании высокой мощности