ПЛАН
1. Сутність зварювання.
2.Основні способи зварювання.
3. Ручне дугове зварювання.
4. Автоматичне і напівавтоматичне зварювання.
5.Газове зварювання
6.Паяння металів
1. Сутність зварювання.
Зварюванням називають технологічний процес утворення нероз'ємних з'єднань металевих виробів,
що здійснюється у спосіб використання міжмолекулярних і міжатомних сил зчеплення. Для виникнення цих
зв'язків необхідно поверхні, що зварюють, наблизити до відстані, відповідної атомному радіусу. Це стає
можливим за умови усунення причин, що заважають такому зближенню (мікронерівності, оксидні та
органічні плівки, адсорбовані гази), і надання атомам певної енергії (енергії активації). Ця енергія може
передаватися у вигляді теплоти (термічна активація) та у вигляді пружно-пластичної деформації (механічна
активація).
2.Основні способи зварювання.
Всі способи зварювання поділяють на дві основні групи: зварювання плавленням і зварювання
тиском (пластичним деформуванням).
При зварюванні плавленням розплавляють або тільки основний метал по кромках, які з'єднуються,
або основний і додатковий метал (електродний або присадочнии). Для розплавлення основного і
присадочного металів необхідна температура понад 2500°С.
Розрізняють електричне і хімічне зварювання плавленням. При електричному зварюванні плавленням
джерелом енергії є електричний струм. Таке зварювання поділяють на дугове, електрошлакове, електронно-
променеве, плазмове, лазерне тощо. Залежно від рівня механізації зварювання може бути ручним,
автоматичним, напівавтоматичним .
При зварюванні тиском у процесі пластичної деформації в поверхневих контактуючих шарах
вирівнюються мікронерівності, руйнується адсорбований шар і збільшується кількість активних центрів
взаємодії. Внаслідок цього між атомами поверхонь утворюється металевий зв'язок. Зварювання тиском
здійснюють з попереднім нагріванням (контактне, індукційне, дифузійне або без нього (холодне,
ультразвукове, вибухом, тертям).
Найбільш поширеним видом є дугове зварювання, яке може бути ручним, автоматичним і
напівавтоматичним.
3. Ручне дугове зварювання.
Зварювальне обладнання ручного дугового зварювання складається з джерела живлення дуги,
зварювальних провідників, електродотримача і електродів. При зварюванні неплавкими електродами
застосовують вуглецеві (графітові) електроди діаметром 6-30 мм і довжиною 200-300 мм або вольфрамові
електроди (при зварюванні в інертних газах) діаметром 1-6 мм. Для зварювання плавкими електродами з
покриттям використовують металеві електроди діаметром 1,6-12 мм і довжиною 150-450 мм.
Під час ручного зварювання зварник маніпулює електродом, підтримуючи задану довжину дуги,
здійснює подачу електрода в дугу в міру його плавлення, а також переміщує його вздовж заготовки.
Ручне електродугове зварювання ефективне при одержанні всіх типів зварних з'єднань і особливо
при зварюванні коротких, переривчастих швів складної конфігурації і різного (нижнього, вертикального,
горизонтального, стельового) розташування шва у просторі. До недоліків цього способу зварювання
відносять важкі умови праці (працювати доводиться із захисною маскою) і низьку продуктивність.
4. Автоматичне і напівавтоматичне зварювання.
Під час автоматичного зварювання під флюсом забезпечується автоматичне запалювання і
підтримування стабільного режиму горіння дуги, подача електродного дроту і переміщення електрода
механізовані. При зварюванні під флюсом дуга збуджується між електродом і виробом, що зварюють, і
горить під шаром флюсу, який надходить в зону зварювання з бункера.
Частина флюсу, що оточує дугу, розплавлюється, утворюючи на поверхні розплавленого металу
ванну рідкого шлаку. У міру переміщення дуги метал зварювальної ванни кристалізується з утворенням шва,
покритого кіркою, яка легко відділяється. Флюс захищає дугу і зварювальну ванну від окислення з
атмосфери, забезпечує нормальне формування шва, запобігає розбризкуванню металу. Складовими флюсу,
залежно від способу зварювання, є оксиди кремнію, титану, кальцію, магнію, марганцю, заліза, а також
фтористі й хлористі сполуки (плавиковий шпат, силікат марганцю тощо).
Автоматичне зварювання, порівняно з ручним, уможливлює зменшення витрат електродного металу
в 2 рази, підвищення продуктивності від 3 до 20 разів, поліпшує умови праці. Його застосовують для
зварювання однотипних вузлів з довгими прямолінійними і кільцевими швами, листових конструкцій з різ-
них сталей І сплавів кольорових металів.
Напівавтоматичне зварювання відрізняється від автоматичного тим, що подача електродного дроту
механізована, але переміщення його вздовж шва здійснюється вручну. Зварювальну ванну за такого способу
захищають флюсом або захисним газом (аргоном, гелієм, двоокисом вуглецю). Напівавтоматичним
зварюванням роблять короткі та криволінійні шви, які недоцільно зварювати автоматичним зварюванням.
Паяння (рідше лютува́ння)- процес формування з'єднання з міжатомними зв'язками шляхом нагрівання матеріалів, що паяються, нижче за температуру їх плавлення, подальшого змочування їх розплавленим припоєм, затікання припою в зазор між деталями з наступною його кристалізацією.
Переваги паяння
Дозволяє з'єднувати метали в будь-якому сполученні;
З'єднання можливо за будь-якої початкової температури металу, що його лютують;
Можливе з'єднання металів із неметалами;
Паяні з'єднання легко роз'ємні;
Точніше витримується форма й розміри виробу, бо основний метал не плавиться;
Дозволяє одержувати з'єднання без значних внутрішніх напружень і без короблення виробу;
Підвищена продуктивність процесу дозволяє паяти за один прийом велику кількість виробів;
Культура виробництва; можлива повна механізація та автоматизація.
Припій – метал або стоп, що вводиться в зазор між деталями, або утворюється між ними в процесі паяння, і має нижчу температуру початку автономного плавлення ніж паяні матеріали.
Паяне з'єднання – елемент паяної конструкції, що складається з:
паяного шва й дифузійних зон при загальному нагріванні;
паяного шва зі ЗТВ при локальному нагріванні.
Галтель паяного шва – ділянка паяного шва, що утворилася в результаті дії капілярних сил біля краю зазору на зовнішніх поверхнях деталей, що з'єднуються.
Дифузійна зона – ділянка паяного з'єднання, що характеризується зміненим хімічним складом основного матеріалу, що утворився в результаті дифузії компонентів припою.
Обладнання та матеріали
обладнання - Паяльники та паяльні станції
Припої
Для різних застосувань як припій переважно використовуються сплавиметалів (олова, свинцю, цинку, міді, срібла, кадмію, бісмуту та інших). При складанні електроніки довгі роки кращим припоєм був евтектичний сплав з 63 % олова і 37 % свинцю (або 60/40, який практично ідентичний за температурою плавлення). Інші сплави використовуються для сантехніки, механічного збирання та інших застосувань. Деякими прикладами м'якого припою є олов'яно-свинцевий загального призначення, олов'яно-цинковий для з'єднання алюмінію, свинцево-срібний для міцності при температурі вище кімнатної, кадмієво-срібний для міцності при високих температурах, цинково-алюмінієвий для з'єднання алюмінію і корозійної стійкості, і олов'яно-срібний і олов'яно-бісмутовий для електроніки.
Евтектична формула має переваги при застосуванні: температури ліквідусу і солідусу однакові, тому відсутня пластична фаза, і температура плавлення припою найнижча. Наявність максимально низької температури плавлення зводить до мінімуму теплове навантаження на електронні компоненти під час паяння. А відсутність пластичної фази забезпечує більш швидке змочування при нагріванні припою і більш швидку кристалізацію при охолодженні припою. Не евтектичний припій повинен залишатися нерухомим, так як температура падає через температури ліквідусу і солідусу. Будь-який рух під час пластичної фази може привести до появи тріщин, що призведе до втрати з'єднання.
Звичайні склади припою на основі олова і свинцю:
63/37: плавиться при 183° C (евтектичний припій)
60/40: плавиться між 183—190° C
50/50: плавиться між 183—215° C
З екологічних причин (і введенню нормативних актів, таких як Європейська директива RoHS (про обмеження використання небезпечних речовин)), припої без свинцю використовуються все ширше.
Флюс (нім. Fluß — «потік», «течія») — речовина, що додається до розплавленого металу для видалення його окисів і сторонніх шлаків, чи під час паяння для запобігання окиснення поверхні металу.
Види паяння
Види капілярного паяння
Паяння готовим припоєм, при якій використовується готовий припій і формування шва відбувається при його охолодженні.
Контактно-реактивне капілярне паяння, при якому припій утвориться в результаті контактно-реактивного плавлення матеріалів, що з'єднуються і прокладок.
Реактивно-флюсове капілярне паяння, при якому припій утворюється в результаті виділення металу із флюсу.
Дифузійне капілярне паяння, при якому затвердіння паяного шва відбувається вище температури солідуса припою без охолодження.
Металокерамічне капілярне паяння, при якому наповнювач металокерамічного припою утворить розгалужений капіляр, що втримує при паянні рідку частину припою поза капілярним зазором.
Види некапілярного паяння
Паяння-зварювання здійснюється без розплавлювання деталей.
Паяння-зварювання застосовується при паянні металів з різною температурою плавлення, при цьому метал з найменшою температурою плавлення виконує функцію припою.
Способи паяння
За фізичними, хімічними, електрохімічними ознаками, що визначають процес видалення оксидів з поверхні металу, що паяється
при підвищенні температури будь-які джерела нагрівання.
За відсутністю або наявністю тиску на деталях, що паяються
без тиску;
під тиском.
За часом нагрівання
одночасно;
неодночасно.
Паяне з'єднання характеризується утворенням паяного шву (спай) між припоєм і паяним матеріалом.
Спай – перехідний дифузійний шар, що утворився в результаті змочування при температурі паяння й наступної взаємодії на границі «основний метал – припій».