Regeln und technologien für das metallschweißen

Beim Schweißen werden Teile aus einem homogenen Material verbunden: Kunststoff mit Kunststoff, Metall mit Metall. Beim Schweißen schmelzen die Kontaktflächen oder ziehen sich fest zusammen. In der Kontaktzone ist das Verschmelzen zweier Materialien zu einem. Das Ergebnis ist eine starke feste Verbindung der beiden Oberflächen.

Beim Schweißen handelt es sich um eine Kombination von Teilen, die aus demselben Material bestehen, um ein einziges Design zu bilden.

Das schmelzende Metallschweißen wird für eine qualitativ hochwertige hermetische Verbindung kritischer Teile verwendet: Rohrleitungselemente, Karosserie (Bus, Flugzeug), Garagenwände und -tore aus Metall, horizontale Stangenhalterungen für Sportler, Verbindung der Bewehrung in einer Betonwand und vieles mehr. Welche Schweißarten setzen moderne Schweißtechnik ein? Wie wird das Metallschweißen korrekt durchgeführt?

Schweißarten von Metalloberflächen

Das Schweißen von Metallen kann mit dem Schmelzen der Kontaktflächen oder mit deren Kompression durchgeführt werden. In diesem Fall heißen die Schweißprozesse:

• Schmelzschweißen (oder Schmelzen);
• Schweißen durch plastische Verformung.

Klassifizierung der Hauptschweißarten.

Deformationsbindung kann mit oder ohne Vorwärmen durchgeführt werden. Das Verformen von Oberflächen ohne Erwärmung wird als Kaltschweißen bezeichnet. Bei dichter Kompression befinden sich Atome verschiedener Materialien in engem Abstand und bilden interatomare Bindungen. Oberflächenverbindung tritt auf.

Beim Schmelzschweißen werden die Verbindungsflächen lokal erhitzt und geschmolzen. Oft wird ein drittes (Füllstoff-) Material verwendet, das schmilzt und die Lücke zwischen zwei Metallen füllt. Gleichzeitig werden in der flüssigen Schmelze interatomare Bindungen zwischen dem Hauptmaterial und dem Zusatzstoff (geschmolzene Elektrode) gebildet. Nach dem Abkühlen und Verfestigen bildet sich eine feste Schweißnaht.

Die lokale Erwärmung der zu schweißenden Teile kann durch elektrischen Strom oder brennendes Gas erfolgen. Entsprechend dem lokalen Erhitzen wird das Schweißen in zwei Arten unterteilt:

• elektrisch (einschließlich Elektroschlacke, Elektrofluid, Laser);
• Gas

Die Namen werden von der verwendeten Wärmequelle bestimmt. Strom kann sowohl direkt als auch indirekt arbeiten. Bei direkter Verwendung erwärmt elektrische Energie die Metall- und Füllelektrode aufgrund des Stromflusses oder des Auftretens eines Lichtbogens. Bei der indirekten Nutzung wirken verschiedene Energien, die durch die Wirkung der Elektrizität gewonnen werden: Die Energie der durchfließenden geschmolzenen Schlacke, die Energie der Elektronen in einem elektrischen Feld, der Laserstrahl, der auftritt, wenn Elektrizität angelegt wird.

Klassifizierungsarten des Elektroschweißens.

Das Schweißen von Metalloberflächen kann im manuellen oder automatischen Modus erfolgen. Einige Arten von Schweißverbindungen sind nur mit Automatisierung möglich (z. B. Elektroschlacke oder Naht), andere sind für manuelle Schweißgeräte verfügbar.

Elektroschweißen wird durch zwei Methoden dargestellt:

• Lichtbogen;
• elektrischer Kontakt.

Lassen Sie uns genauer betrachten, wie das Fügen von Oberflächen beim Lichtbogen- und Kontaktschweißen erfolgt.

Lichtbogenschweißen von Metallen und Elektrokontakt

Lichtbogenarbeit

Diese Art des Schweißens verwendet die Wärme eines Lichtbogens. Der zwischen Metalloberflächen gebildete Lichtbogen ist ein Plasma. Die Wechselwirkung von Metalloberflächen mit Plasma bewirkt ein Erwärmen und Schmelzen.

Das Funktionsprinzip des Lichtbogenschweißens.

Das Lichtbogenschweißen kann mit einer Verschleißelektrode oder einem nicht verbrauchbaren Typ (Graphit, Kohle, Wolfram) durchgeführt werden. Die Schmelzelektrode ist gleichzeitig der Erreger des Lichtbogens und der Lieferant des Füllmetalls. Bei einer nicht verbrauchbaren Elektrode wird der Lichtbogen mit einem Stab angeregt, der nicht schmilzt. Das Füllmaterial wird separat in die Schweißzone eingebracht. Wenn der Lichtbogen gebrannt wird, schmilzt der Zusatzstoff und die Kanten der Teile, bildet das resultierende Flüssigkeitsbad nach dem Erstarren eine Naht.

Bei einigen technologischen Prozessen erfolgt die Verbindung von Oberflächen ohne das Einfüllen von Füllmaterial, nur durch Mischen der beiden Basismetalle. Also Schweißelektrode aus Wolfram herstellen.

Wenn ein Lichtbogen nicht frei brennt, sondern durch einen Plasmabrenner komprimiert wird und das Plasma eines ionisierten Gases durch ihn geblasen wird, wird diese Art von Schweißen als Plasma bezeichnet. Die Temperatur und Leistung des Plasmaschweißens ist höher, da während der Verdichtung des Lichtbogens eine höhere Verbrennungstemperatur erreicht wird, die das Schweißen hochschmelzender Metalle (Niob, Molybdän, Tantal) ermöglicht. Das Plasmagas ist auch ein Schutzmedium für die Metalle, die verbunden werden.

Schutz von geschmolzenem Metall und Legieren durch elektrischen Kontakt

Schema des Elektrokontaktschweißens.

Wenn die Metalloberflächen während des Lichtbogenbrennens vor Oxidation durch Gas oder Vakuum schützen, wird dies als Schweißen in einer schützenden Umgebung bezeichnet. Zum Schweißen chemisch aktiver Metalle (Zirkonium, Aluminium) sind kritische Teile aus legierten Legierungen erforderlich. Das Schweißen mit anderen Stoffen ist möglich: Flussmittel, Schlacke, Fülldraht. Dementsprechend wurden die verwendeten Schweißmethoden benannt: Unterpulverschweißen, Elektroschlackeschweißen, Vakuum. All dies ist eine Variation der Lichtbogenmethode, wobei eine andere Schutzumgebung verwendet wird, um die Oxidation der Schmelze zu verhindern, ihre chemische Zusammensetzung zu verändern und die Eigenschaften der Schweißverbindung zu verlieren.

Beim elektrischen Schweißen wird Wärme verwendet, die an der Kontaktstelle zwischen den beiden zu schweißenden Flächen erzeugt wird. Auf diese Weise wird das Punktschweißen durchgeführt: Die Teile werden gegeneinander gedrückt, bis sie sich an mehreren Stellen berühren. Die Berührungspunkte sind Stellen mit maximalem Widerstand und maximaler Erwärmung der Oberfläche. Durch diese Erwärmung werden die Metallelemente an den Berührungspunkten geschmolzen und verbunden.

Lichtbogenschweißtechnik

Das Prinzip des Anschlusses und des Betriebs des Lichtbogenschweißens.

Die Technologie des Schweißens von Metall mittels eines elektrischen Lichtbogens besteht in einer Abfolge von Aktionen, um die Arbeit der Schweißmaschine zu organisieren und das Schweißen direkt durchzuführen.

Die Vorbereitung besteht aus der Installation eines Schweißinverters, der Auswahl der Elektroden und der Durchführung der erforderlichen Abschrägung der Kante (Oberflächenvorbereitung).

Nachdem das Schweißgerät am Schweißplatz installiert wurde, wird der Fahrdraht mit Hilfe eines „Krokodils“ (Anschlussklemmenausführung) an einer der Kontaktmetalloberflächen befestigt. Das Schweißgerät ist eingeschaltet und der Strom wird vom Stromregler eingestellt. Die Stärke des Stroms hängt von der Größe der Elektrode und der Dicke der zu schweißenden Teile ab. Bei einer Elektrode mit einem Durchmesser von 3 mm sollte der Strom 80-100 A entsprechen.

Wenn die Metalloberfläche zu einer Rostschicht lackiert oder oxidiert wird, muss sie mit einer Metallbürste zerkratzt werden, um einen ordnungsgemäßen Kontakt in der Verbindung zu gewährleisten.

Die Art der Verbindung der Kontaktflächen wird bestimmt:

• Stoßverbindung
• Überlappung;
• eckig;
• Tavrovoe;
• ende

Arten von Schweißverbindungen und Nähten.

Lassen Sie uns die Merkmale des Schweißens verschiedener Arten von Verbindungen genauer betrachten. Die Stoßfuge erfordert häufig eine vorbereitende Vorbereitung der Ränder der zu schweißenden Oberflächen: An ihren Rändern werden Fasen angefertigt. V-förmige Schrägen werden entlang der Kanten von Blechen mit einer Dicke von 5 bis 15 mm und X-förmigen Schrägen hergestellt - auf Blechen mit einer Dicke von mehr als 15 mm. Durch das Entfernen der V-förmigen Kante an der Verbindungsstelle der Flächen kann eine Aussparung erhalten werden, die zum Schweißen verwendet wird. X-förmige Kanten weisen auf das Vorhandensein von Rillen und die Durchführung von Schweißnähten auf beiden Seiten der Verbindung hin.

Eck- und T-Verbindungen können auch mit abgeschrägten Kanten (mit Schnittfläche) oder ohne Schrägen und Schneiden (abhängig von der Dicke des Schweißbereichs) hergestellt werden.

T-förmige und eckige Verbindungen ermöglichen das Verbinden von Teilen unterschiedlicher Dicke. Die Position der Elektrode sollte senkrechter zur Oberfläche sein, die eine größere Dicke hat.

Elektroden zum Schweißen: Typen und Auswahl

Die Elektrode zum Schweißen ist ein Metallstab, der mit einer Beschichtung beschichtet ist. Die Beschichtungszusammensetzung soll das Schweißgut während der Oxidation vor dem Ausbrennen schützen. Das Flussmittel verdrängt Sauerstoff aus der Metallschmelze, wodurch Oxidation verhindert wird, und Schutzgas abgegeben wird, das auch Oxidation verhindert. Die Zusammensetzung der Beschichtung umfasst die folgenden Komponenten:

Das Schema der Elektrode zum Schweißen: 1 - Stab; 2 - Übergangsabschnitt; 3 - Beschichtung; 4 - poliges Ende ohne Beschichtung; L ist die Länge der Elektrode; D ist der Durchmesser der Beschichtung; d ist der Nenndurchmesser der Stange; l ist die Länge des abisolierten Endes

• Zünd- und Verbrennungsstabilisatoren (Kalium, Natrium, Calcium);
• Schlackebildender Schutz (Spar, Silica);
• Gasbildung (Holzmehl und Stärke);
• Raffiniermassen (zur Entfernung und Bindung von Schwefel und Phosphor, für das Metallschweißen schädliche Verunreinigungen);
• Legierungselemente (wenn die Naht besondere Eigenschaften erfordert);
• Bindemittel (Flüssigglas).

Kommerziell erhältliche Elektroden haben einen Durchmesser von 2,5 bis 12 mm, beim Handschweißen werden am häufigsten Elektroden mit 3 mm Durchmesser verwendet.

Die Wahl des Durchmessers der Elektrode wird durch die Dicke der zu schweißenden Oberflächen und die erforderliche Eindringtiefe bestimmt. Es gibt Tabellen, die die empfohlenen Werte für die Durchmesser der Elektroden in Abhängigkeit von der Dicke der zu schmelzenden Oberflächen angeben. Sie müssen wissen, dass eine geringe Verringerung des Durchmessers der Elektrode möglich ist, während die Prozesszeit erhöht wird. Die Elektrode mit kleinerem Durchmesser ermöglicht eine bessere Kontrolle des Prozesses, was für Schweißanfänger unerlässlich ist. Eine dünnere Elektrode kann langsamer bewegt werden, was für den Lernprozess wichtig ist.

Eigenschaften des Lichtbogenschweißens: Definition und Bedeutung

Vor dem Schweißen werden die optimalen Eigenschaften des Schweißprozesses ermittelt:

Tabelle Auswahl der Stromstärke für das Schweißen.

1. Stromstärke (am Schweißgerät einstellbar). Der Strom wird durch den Durchmesser der Elektrode und das Material ihrer Beschichtung, den Ort der Naht (vertikal oder horizontal) und die Dicke des Materials bestimmt. Je dicker das Material ist, desto größer ist der Strom, der zur Erwärmung des Durchbruchs erforderlich ist. Ein unzureichender Strom schmilzt den Querschnitt der Naht aufgrund fehlender Durchdringung nicht vollständig auf. Ein zu hoher Strom führt zu einem zu schnellen Schmelzen der Elektrode, wenn das Basismetall noch nicht geschmolzen ist. Der empfohlene Stromwert ist auf dem Elektrodengehäuse angegeben.
2. Aktuelle Eigenschaften (Polarität und Geschlecht). Die meisten Schweißgeräte verwenden Gleichstrom. Sie werden durch den in das Gerät eingebauten Gleichrichter in Strom umgewandelt. Bei konstantem Strom bewegt sich der Elektronenfluss in eine (durch die Polarität bestimmte) Richtung. Die Schweißpolarität bestimmt die Flussrichtung der Elektronen. Die vorhandenen Polaritäten äußern sich im Anschluss der Elektrode und des Teils:

• eine gerade Linie - ein Detail zu "+" und eine Elektrode zu "-";
• Umgekehrt ist das Detail "-", die Elektrode "+". Durch die Bewegung der Elektronen vom "Minus" zum "Plus" wird am positiven Pol des "+" mehr Wärme erzeugt als beim negativen "-". Daher wird der positive Pol auf das Element gesetzt, das stärker erhitzt werden muss: Gusseisen, Stahl mit einer Dicke von 5 mm oder mehr. Daher sorgt die direkte Polarität für ein tiefes Eindringen. Beim Verbinden von dünnwandigen Teilen und Platten wird die umgekehrte Polarität angewendet.

1. Die Lichtbogenspannung (oder Lichtbogenlänge) ist der Abstand zwischen dem Ende der Elektrode und der Metalloberfläche. Für eine Elektrode mit einem Durchmesser von 3 mm beträgt die empfohlene Lichtbogenlänge 3,5 mm.

Wie das Lichtbogenschweißen durchgeführt wird: Technologie

Beginn des Schweißens: Zündfolge des Lichtbogens

Methoden des Zündlichtbogens.

Um einen Lichtbogen zu erzeugen, wird eine neue Elektrode in die Klemme eingeführt und auf einer harten Oberfläche angeklopft, um die Beschichtung an ihrem Arbeitsende zu entfernen. Unter der Schlacke befindet sich ein Metallzusatzstoff, der die Schlacke selbst als Isolierung dient und den Zusatzstoff vor der Zündung verschließt. Danach wird der Elektrodenstab in einem möglichst geringen Abstand von 3-5 mm näher an die Metalloberfläche gebracht, um Kontakt zu vermeiden. In diesem Fall wird die Elektrode in einem Winkel zur Oberfläche des zu schweißenden Metalls gehalten. Die Technologie des Metallschweißens mit einer Elektrode reguliert den Neigungswinkel der Elektrode in Höhe von 60 bis 70 ° C. Visuell wird dieser Winkel als nahezu vertikal wahrgenommen, mit einer leichten Neigung.

Um den Lichtbogen zu zünden, wird die Elektrode auf die Oberfläche des Metalls geschlagen, wie das Anzünden eines Streichholzes auf einer Schwefelbox.

Wenn sich die Elektrode zu nahe an der zu verschweißenden Metalloberfläche befindet, kommt es zu einem Anhaften und einem Kurzschluss. Für diejenigen, die mit dem Kochen beginnen, haftet die Elektrode häufig. Mit dem Erwerb der Fähigkeit, die richtige Position der Elektrode über dem Metall zu erreichen, sollte der optimale Haftabstand nicht unterstützt werden. Eine anhaftende Elektrode kann abgerissen werden, indem Sie sie in die andere Richtung neigen oder das Schweißgerät ausschalten.

Wenn die Elektrode zu oft festklebt, ist es möglich, dass der Strom nicht hoch genug ist. Er muss erhöht werden.

Bei dem optimalen korrekten Abstand der Elektrode vom Schweißpunkt (etwa 3 mm) bildet sich ein Lichtbogen mit einer Temperatur von etwa 5000 bis 6000ºC. Nach dem Zünden des Lichtbogens kann die Elektrode um einige Millimeter etwas von der Arbeitsfläche abgehoben werden.

Elektrodenübergabe- und Schweißbad

Das Schema des Schweißbades.

Wenn die Elektrode und das Basismaterial schmelzen, entsteht ein Schweißbad (ein Pool aus geschmolzenem Metall).

Die Elektrode und der Lichtbogen bewegen sich zusammen mit dem geschweißten Bad (geschmolzene Metallzone) sanft entlang der Verbindungslinie. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode wird durch die Schmelzgeschwindigkeit des Metalls und die Änderung seiner Farbe bestimmt. Die schnelle Bewegung der Elektrode wird ausgeführt, wenn mit dünnen Blechen gearbeitet wird, die sich schnell erwärmen und leicht ein geschweißtes Bad bilden. Die Zeitlupenelektrode wird bei dicken massiven Verbindungen eingesetzt.

Die Form der Bewegung der Elektrode (gerade, Zickzack, Schleifen) wird durch die Breite der Schweißnaht und die Eindringtiefe bestimmt. Die Elektrode kann sich bei geringer Schweißbreite gerade bewegen. Er kann Schleifen im Zickzack bewegen, wenn Sie die Breite und Tiefe der Verbindung ausreichend kochen müssen. Varianten der Bewegung der Elektrode sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Bewegungsarten der Elektrode.

Der Überstand der Naht nach dem Erstarren des Schweißbades wird durch die Position der Elektrode während des Schweißens bestimmt. Befindet sich die Elektrode nahezu senkrecht, ist die Naht glatt und das Eindringen tief. Eine stärker geneigte Anordnung der Elektrode bildet eine konvexe Oberfläche der Schweißverbindung und eine Verringerung der Eindringtiefe. Durch ein zu starkes Kippen der Elektrode wird der Lichtbogen in Richtung der Naht positioniert, wodurch der Schweißprozess schwer zu kontrollieren ist.

Für eine hochwertige Verbindung sollte das Schmelzbad dünne Ränder haben, ausreichend flüssig sein und sich gehorsam hinter der Elektrode bewegen.

Ein Bad in einem Lichtfilter (durch dunkles Glas) sieht aus wie eine orangefarbene Oberfläche mit Wellen. Das Aussehen des orangefarbenen Bades (ein Tropfen flüssiger Schmelze) kann als Indikator für die weitere Bewegung der Elektrode angesehen werden. Wenn also eine orange Farbe erscheint, bewegen Sie die Elektrode einige Millimeter weiter.

Diagramm des Geräts und der Hauptindikatoren des Schweißbads.

Am Ende der Durchdringung muss das Schweißbad vergrößert werden. Dazu muss die Elektrode einige Sekunden länger über diesem Punkt gehalten werden.

Wenn Material eindringt, ist es erforderlich, die Stromstärke zu reduzieren und eine andere Elektrode (mit kleinerem Durchmesser) zu verwenden. Gebrannte Löcher können abkühlen, Schlacke abreißen und dann brauen.

Nach dem Schweißen müssen Sie mit einem Hammer auf die Schweißnaht klopfen. Dadurch wird der Zunder entfernt und die Schweißverbindung visuell auf Diskontinuitäten oder schlechtes Eindringen geprüft.

Technologie des Kontakt-, Naht- und Gasschweißens von Metallen

Die Technologie des Metallschweißens durch Kontakte weist einige Besonderheiten auf. Der Strom wird an die zu schweißenden Teile angeschlossen, woraufhin sie zur Kontaktierung zusammengebracht werden. Kontaktpunkte erscheinen entlang der Stoßfugenoberfläche, in der das Metall vor dem Schmelzen mehrere Sekunden lang erhitzt wird. Danach wird der Strom abgeschaltet und die Stoßflächen gegeneinander gedrückt, um einen engen Kontakt mit den Schmelzpunkten zu gewährleisten.

Nahtschweißtechnik.

Beim Nahtschweißen arbeitet die Schweißmaschine. Diese Art des Schweißens ermöglicht es, auf langen Blechoberflächen eine gleichmäßige feste Naht zu erhalten. In der Vorrichtung zum Nahtschweißen sind Elektroden drehende Rollen. Verbundene Bleche werden zwischen ihnen hindurchgeführt.

Beim Gasschweißen wird Wärme zum Oxidieren von brennbaren Gasen mit hohem Heizwert wie Acetylen, Propan oder Butan verwendet. Im Brenner werden Gas und Sauerstoff gemischt, aus denen die Flamme austritt.

Das Elektroschlackeschweißen ist eine Art Schweißen in einer schützenden Umgebung. Bei diesem technologischen Vorgang ist die Schlacke ein Schutzmaterial, das die Metallschmelze vor Luftkontakt schützt. Diese Art des Schweißens wird automatisch ausgeführt.

Ausrüstung: Auswahl der Schweißmaschine und Schutzmittel

Um Ihre Augen während des Schweißens vor Verbrennungen zu schützen, müssen Sie eine Maske mit einem Lichtfilter verwenden.

Zum Schweißen ist ein großer elektrischer Strom erforderlich, der der Elektrode zugeführt wird. Ein modernes Gerät, das einen konstanten Stromfluss zur Schweißstelle liefert, wird als Wechselrichter bezeichnet. Ältere Modelle von Schweißmaschinen hatten eine sperrige Größe und ein beträchtliches Gewicht, neue Wechselrichter sind leicht zu übertragen und verursachen keine Absenkung des Netzwerks (dieser Zustand spiegelt sich im Spannungsverlust und dem Blinken von Glühlampen im gesamten Wohngebäude oder in der Straße des privaten Sektors wider). Viele moderne Wechselrichter verfügen über einen Kurzschlussschutz. Wenn die Elektrode festklebt, schaltet sich das Wechselrichtergerät automatisch aus.

Schutzinventar: eine Maske mit einem Lichtfilter (dunkles Glas). Lichtfilter schützt die Augen vor Verbrennungen. Ohne sie kann es zu Hornhautverbrennungen in unterschiedlichem Ausmaß kommen: von der Lunge, wenn Sand in den Augen vorhanden ist, bis zu schweren, wenn die Sicht nicht wiederhergestellt werden kann.

Die Qualität des Schutzes des Lichtfilters wird durch die Anzahl bestimmt. Je dicker die Elektrode und je höher der Schweißstrom, desto stärker ist ein Lichtfilter, um die Sehkraft zu schützen.

Um die Feinheiten der Arbeit mit einer Schweißmaschine zu meistern und den korrekten Abstand des Lichtbogens einzuhalten, bildet die Neigung der Elektrode die Fähigkeiten des Schweißers. Professionalität wird durch die Fähigkeit bestimmt, den Prozess zu steuern, um qualitativ hochwertige Verbindungsoberflächen zu erhalten.

Moderne Schweißinverter bieten die Möglichkeit, die Kunst des Schweißers selbständig zu beherrschen und Schweißarbeiten mit eigenen Händen durchzuführen.