Keevitus (0)

TALLINNA POLÜTEHNIKUM
Päevane osakond
ES.-------.-------
------------
EA-06
Keevitus
Referaat
Õppeaine -

Õpetja: ------------------------

Koostja: --------------------
Tallinn 2009
Keevitus

Keevituse ajalugu

1880-ndatel tegeleti keevitamisega vaid sepakojas. Sellest alates hakkas moodsa keevituse kiiret arengut mõjutama industrialiseerimine ja maailmasõjad.
Peamised keevitusmeetodid: kontaktkeevitus , gaaskeevitus ja kaarkeevitus , leiutati kõik enne Esimest maailmasõda. 1900-ndatel olid tootmises domineerivamad gaaskeevitus ja lõikamine; mõned aastad hiljem hakkas elekterkeevitus sama suurt osakaalu saavutama. Kaarkeevituse 1810. aastal lõi H. Davy stabiilse elektrilise kaare kahe terminali vahel, see on tänapäeval tuntud kaarkeevituse aluseks. Maailma esimesel elektrinäitusel 1881. aastal Pariisis esitles venelane N. Bernados kaarkeevituse meetodit, kus loodi kaar süsinikelektroodi ja tooriku vahele. Täiteaine ( varras või traat) söödeti kaarde v keevisvanni.
Süsinikelektroodiga kaarkeevituse populaarsus suurenes 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses. Benardosi kaasmaalane N. Slavianof arendas meetodit edasi ja 1890-ndal sai ta patendi metalltraadi elektroodina kasutamise kohta (süsiniku asemel). Elektrood sulas ja seega töötas see nii kuumaallika kui ka täitematerjalina. Kuid alguses ei olnud keevis õhu eest kaitstud (hapniku ja N kahjulik mõju) ja seega ilmnesid mitmed kvaliteediprobleemid. Rootslane O. Kjellberg märkas laevade aurukatelde parandamise meetodit uurides, et keevismetall oli poore ja auke täis, mis takistas veekindla keevise saamist. Meetodi parandamiseks leiutas ta kattega keevituselektroodi (patent 1907. aastal). Parandatud kvaliteet tõi kaasa läbimurde elektrikeevituses, mistõttu seda sai kasutada ka tööstuses (näit Electric Welding Company (ESAB) asutati 12.09. 1904 kui laevaremondiettevõte). Hiljem, 1930-ndail, arendati välja uued meetodid. Seni viidi metallkaarkeevitust läbi käsitsi. Protsessi automatiseerimiseks katsetati pideva traadi kasutamist. Kõige edukam leiutis oli kaarkeevitus räbustis (SAW). Kaarkeevitus kaitsegaasi keskkonnas patendeeriti 1890-ndate alguses C. L. Coffini poolt.
Teise maailmasõja ajal vajas lennutööstus meetodit magneesiumi ja alumiiniumi keevitamiseks . 1940-ndail viidi Ameerikas läbi mitmeid katseid inertsete gaasidega (Ar, He).Volframelektroodi kasutamisel oli võimalik kaart üle kanda ilma elektroodi sulamiseta, mis võimaldas keevitust teostada ka täitematerjalita (õhukeste materjalide keevitusel ). Seda meetodit tuntakse tänapäeval TIG-keevitusena (kaarkeevitus sulamatu elektroodiga inertgaasi keskkonnas). Mõned aastad hiljem arendati välja MIG-keevitusprotsess (kaarkeevitus sulava elektroodiga inertgaasi keskkonnas), mis kasutas elektroodina pidevalt etteantavat metalltraati. Algselt kasutati nn kaitsegaasidena heeliumi ja argooni. Ljubavski ja Novoshilov kasutasid kaitsegaasina edukalt CO2 , sest see oli kergemalt kättesaadav nn MAG-keevitus (kaarkeevitus sulamatu elektroodiga aktiivgaasi keskkonnas). Selleks ajaks olid enamik tänapäeval kasutatavaid keevitusprotsesse leiutatud. Hiljem lisandusid neile laserkeevitus ja hõõrdkeevitus.
Keevitamise liigitus
Keevitamiseks nimetatakse tehnoloogilist protsessi, mis seisneb tervikliite saamises ühendatavate detailide vahel aatomsidemete loomise teel kohaliku või üldise kuumutamise , plastse deformeerimise või üheaegselt mõlema mooduse abil.
Kõik olemasolevad keevitusprotsessid võib jaotada kahte põhirühma – survekeevitus (kontaktkeevitus) ja sulakeevitus .
Ehituspraktikas objektil kasutatavatest keevisliite moodustamiseks vajaliku energia liigi ja metalli sisestamise viisi järgi eristatakse: elektrikaar-, gaas -, termiit-, räbukeevitust.
Automatiseerimisastme järgi jagunebkeevitus käsi- poolautomaat- ja automaat - keevituseks.
Survekeevituse (kontaktkeevituse) gruppi kuuluvad keevitusviisid, kus metallide (plastide) ühendamine toimub kuumutamise ja sellel järgneva survega , mis põhjustab kokkupuutuvates piirkondades tugeva plastilise deformatsiooni. Mõnede metallide puhul pole kuumutamine vajalik. Survega külmkeevitus põhineb metalli kristallide kokkuliitumise võimel suure surve all. Sel meetodil on võimalik keevitada ainult väga plastilisi metalle (vask, alumiinium).
Sulakeevitusel viiakse metalli ühendatavad osad mingi soojusallikaga sulasse olekusse. Nende osade tardumisel moodustub keevisliide. Sel juhul välissurvet pole vaja rakendada. Sulakeevituse hulka kuuluvad elektrikaarkee-vitus, mille puhul kasutatakse kaarleegi soojusenergiat. Metallelektroodiga käsitsi elekterkaarkeevitus on väga levinud. Seda iseloomustab suur universaalsus keevitatavate toodete suhtes. Õhukeste lehtede või nägusat ühen- dust vajavate detailide keevituse puhul kasutatakse laialdaselt elekterkaarkeevitust kaitsvate gaaside keskkonnas.
. Elektrogaaskeevitus on elektroräbukeevituse edasiarendus ning sarnaneb sellega nii konstruktsiooni kui kasutuse poolest. Räbukeskonna asemel sulatatakse elektrood kaarega, mis põleb kaitsegaasis , samamoodi nagu MIG/MAG keevituse puhul. Seda meetodit kasutatakse 12-100 mm paksusega plaatidel, laineliikumist kasutatakse paksemate materjalide puhul. Liide on tavaliselt lihtne vahega I-liide. Kasutatakse ka V-liiteid. Vertikaalliidete keevitamisel - nt. suured mahutid - saab selle meetodiga palju rohkem kokku hoida kui käsitsi MIG/MAG keevitusega.
Kasutatakse täidis või tava traatelektroode, nagu ka kõigi teiste gaasmetallkaarkeevituse tüüpide puhul. Kasutatakse ka sama tüüpi kaitsegaasi. Selle meetodiga on soojusimõjutatud tsoon (HAZ) palju väiksem ja natuke parema löök tugevusega kui elektroräbu keevitusel. Pikalt välja ulatuva elektroodi eeliseks on see, et see võimaldab kiiremat keevitust ja toodab vähem ülessulanud algmaterjali ning soojust.

ESW Keevitusprotsessi alguses tekib elektroodi ja töödeldava detaili vahele kaar. Kui keevitusvool suunatakse liitesulanditesse, tekib vedelšlaki lomp, mille sügavus seejärel kasvab. Kui šlaki temperatuur, ja seega ka selle juhtimisvõime suureneb, siis kaar kustutatakse ja keevitusvoolu juhitakse läbi vedelšlaki, kusjuures vajalik keevitusenergia toodetakse takistuse abil.

Keevis moodustatakse fikseeritud veega jahutatud vaskkingade või mobiilsete kingadega ja liidete esipindade vahel. Keevituspea liigub keevitamisel ülespoole. Vastavalt plaadi paksusele kasutatakse üht või mitut elektroodi sulavelektroodina. Kui alusmaterjal on liiga paks, võib kasutada elektroodi vibratsiooni.
Selle meetodi eelisteks on:
* Kõrge tootlikkus
* Madal liidese valmistamise hind
* Hoolimata plaadi paksusest saab keevituse ära teha ühe korraga
* Päkkliidetel ei ole nurgelist deformatsiooni
* Madal põikstress
* Vesinikupragude risk on väike
Selle meetodi nõrkuseks on see, et kuna kasutatakse palju energiat, on jahtumine väga aeglane, mistõttu on soojusmõjutatud tsoonis (HAZ) märkimisväärne tera kasv. HAZ'i põhimaterjali löögi tugevus ei ole piisavalt suur, ega vasta keevitatud konstruktsioonide kohta kehtivatele nõuetele, mis garanteerivad, et keevitus ei mõrane madalatel temperatuuridel , teisisõnu tuntud kui haprusmõra.

GTAW TIG keevitus TIG (Tungsten'i inertne gaas) keevitus või gaasikaitsega Volframelektrood kaarkeevitus (GTAW) on protsess, kus kasutatakse mittesulavat, volfram-elektroodi. Elektroodi, kaart ja sulakeevituslompi kaitseb atmosfääri eest inertne gaasikaitse. Kui täitemetall on vajalik, lisatakse see sulalombi esiküljele. TIG keevitus pakub äärmiselt puhtaid ja kõrgkvaliteetseid keevitusi. Kuna šlakki ei teki, pole ohtu, et keevitatud metallile jäävad šlakilisandid, ja valmiskeevitust pole praktiliselt puhastada vajagi. TIG keevitust saab kasutada peaaegu kõigi metallide keevitamisel ja protsessi on võimalik kasutada nii käsitsi kui ka automaatselt. TIG keevitust kasutatakse kõige sagedamini alumiiniumi ja roostevaba terase sulamite puhul, kuna seal on ühtsus kõige tähtsam. Seda kasutatakse sageli tuuma-, keemia-, lennunduse ja toidutööstustes tarbitavates kõrgkvaliteetsetel liidetes.

Hõõrdkeevitus on täielikult tardfaasi läbiv protsess, mida võib kasutada metall -lehtede liitmiseks - hetkel peamiselt alumiiniumi - ilma nende sulamispunktini jõudmata. TWI (Keevitusinstituut) Cambridge 'is Suurbritannias leiutas, patenteeris ja arendas tööstuslikuks rakenduseks välja hõõrdkeevituse (FSW). Hõõrdkeevitusel keerleb silindrilise õlgmiku ja profileeritud nõelaga tööriista, mis vajutatakse aeglaselt kahe lehe või plaadimaterjali vahele, mis on kokku surutud põkkliiteks. Detailid tuleb tugivarbale kinni klammerdada, et vältida põkitavate detailide esikülgede lahti surumist. Hõõrdekuumus kulumiskindla keevitusvahendi ja töödetailide vahel pehmendab viimaseid ilma, et need sulamispunktini jõuaksid ja võimaldab tööriista piki keevitusjoont traversseerida. Plastistatud materjal kantakse tööriista nõela tagaservale ja stantsitakse tööriista õlgmiku ja nõela profiili kontaktiga. Mahajahtumisel jääb detailide vahele tardfaasiline side. Hõõrdsegukeevitust saab kasutada alumiiniumlehtede ja plaatide liitmiseks ilma täitetraadi ja kaitsegaasita. Materjali, mille paksus on 1,6 kuni 30 mm saab keevitada täisläbivusel ja ilma poorsuse või sisemiste tühikuteta. Vähese deformatsiooniga ühtsed keevitused on võimalikud paljude alumiiniumsulamite puhul, isegi nende puhul, mida peetakse traditsionaalsete sullatus-keevitusmeetodite kasutamisel raskesti keevitatavateks. Materjalide hulka, mida praegu on edukalt hõõrdsegukeevitatud, kuulub suur hulk alumiiniumsulameid ( 2xxx , 5xxx, 6xxx, 7xxx ja 8xxx seeriad) ja Al-Li sulamid . Hiljuti on tõestatud, et hõõrdsegukeevitusega saab liita ka tina-, vase ja isegi titaansulameid.
MIG (metalli suhtes inertne gaas) või MAG (metalli suhtes aktiivne gaas) keevitust kutsutakse ka gaasikaitsega metall kaarkeevituseks (GMAW); kaart hoitakse pideva traatelektroodi ja töödetaili vahel. Kaare ja keevitusula kaitseb kas inertse või aktiivse gaasi vool. Protsess sobib enamusele materjalidest ja paljudel metallidel on täitetraadid olemas.
MIG/MAG keevitus on põhimõtteliselt palju produktiivsem kui MMA, kus produktiivsus väheneb iga kord kui keevitaja peatub, et sulatatud elektroodi välja vahetada. MMA keevitusega kaasnevad ka materiaalsed kaod, kuna elektroodi jupid visatakse minema. Igast kaetud varraselektroodi kilost läheb keevituse peale umbes 65 protsenti (ülejäänu visatakse minema). Tava ja täidis traadi kasutamine suurendab produktiivsust kuni 80-95 protsenti. MIG/MAG keevitus on paindlik protsess, mis võimaldab keevitusmetalli lisada väga palju ja igast asendist. Protsessi kasutatakse õhukeste kuni keskmise paksusega terastöötlustel ja alumiiniumsulamist konstruktsioonidel, kus vajatakse kõrgetasemelist käsitsikeevitust. Täidistraati on hakatud üha enam kasutama paksude teraskonstruktsioonide keevitusel. .

MMA või SMAW Varraselektroodidega keevitust kutsutakse käsitsi metallkaarkeevituseks (MMA) või kaitstud metallkaarkeevitus (SMAW). See on vanim ja kõige paindlikum kaarkeevitusprotsess. Elektrilist kaart hoitakse kaetud metallelektroodi ja töödetaili vahel. Sellal kui sulametalli tilgad liiguvad elektroodilt piki kaart sulametalli lompi, kaitsevad neid atmosfääri eestelektroodi katte lagunemisel tekkivad gaasid. Vedelšlakk hulbib sulametalli lombi pinnale, ning kaitseb kõvastumise ajal sulametalli atmosfääri eest. Pärast iga keevisliite lisamist tuleb šlakk eemaldada. Toodetakse sadu erinevaid elektroode, mis sisaldavad tugevuse, vastupidavuse ja juhtivuse suurendamiseks tihti sulameid. Protsessi kasutatakse peamiselt teraskonstruktsioonide, laevaehituse ja üldiste tootmistööstuste rauasulamite jaoks. MMA teiseks oluliseks rakenduseks on parandus- ja hooldustööd. Hoolimata protsessi suhtelisest aeglusest, mille põhjuseks on elektroodi vahetused ja šlaki eemaldus, on tegemist siiski tegemist ühe paindlikuma meetodiga, mis võimaldab keevitada ka piiratud ligipääsetavusega kohtades.

Põkk-keevitus Töödetailid pannakse otsapidi kokku. Reeglina jaotatakse põkk-keevitus eelsoojenduseks, leekimiseks ja kummutamiseks. Eelsoojendus toimub madalal keevitussurvel. Keevitusliite soojendamisele järgneb leekimine ja liite pinnamaterjal põletatakse ära, mille tulemusel jääb järele ühtlane liite pind. Eelseadistatud leekimise kaotusele järgneb kummutamine, mille tulemuseks on ebaregulaarne "uim", mis koosneb sulanud ja oksüdeerunud materjalist kummutatud metalli pinnal. Näited põkk-keevitatavate toodete kohta: metallkangid, ketid, rööpad ja torud

PAW ( Plasma kaarkeevitus) on protsess, mis sarnaneb paljuski TIG keevitusele. See on TIG meetodi edasiarendus, mis on mõeldud tootlikkuse suurendamiseks .
PAW keevituse puhul on kaks eraldi gaasijuga, plasmagaas, mis voolab volframeletroodi ümber ja seejärel moodustab plasmakaare tuumiku ja kaitsegaasi, mis kaitseb sulametalli lompi..
Kolm PAW kasutusviisi:
1. Mikroplasma keevitus, keevitusvool alates 0,1A kuni 20A.
2. Meedium -plasmakeevitus, keevitusvool alates 20A kuni 100A.
3. Punktkeevitus , üle 100A, plasmakaar läbistab seina paksuse.
Seda kasutatakse sageli kõrgkvaliteetseteks liideteks lennunduses/kosmoses, protsessi, keemia ja petrooleumitööstustes.

Projektsioonkeevitamine Keevitus asetatakse töödetailil spetsiifiliselt vormitud puutepunkti. See puutepunkt võib koosneda näiteks projektsioonist, ringikujulistest või pikergustest projektsioonidest. Korraga on võimalik keevitada mitut projektsiooni. Piisavalt suured elektroodid katavad kõik keevitused, mis keevitatakse ära ühekorraga. Kas siis ülekatte- või põkkliide. Keevitatavate toodete näited:

• Müügil olevate ja spetsiaalselt projektsioonkeevituseks valmistatud mutrite ja poltide metall-lehtprojektsioonkeevitus
• Varrastüüpi toodete nagu poldid ja tõukurite (nõelad) projektsioonkeevitus
• T või ristikujuliste liidete ja samuti ka nagade, torustabilisaatorite ja tugede projektsioonkeevitus
• Risttraatkeevitus on projektsioonkeevitusprotsess
KEEVITUSTRAFOD
Keevitustrafod peavad vastama järgmistele nõuetele:
- neil peab olema langev karakteristik;
- neil peab olema piiratud lühisvool;
- nende tühijooksupinge ei tohi ületada 80 V;
- voolu reguleerimine peab olema teostatav suurtes piirides ja küllalt sujuvalt .
Vahelduvvoolukaarleegi stabiilseks põlemiseks peab keevitusahelas olema induktiivsus, mis tagab faasinihke cos (p=0,35 ... 0,45). Voolu puhul 160... 250A süttib kaarleek hõlpsasti kui trafo tühijooksupinge on 55. .. 60 V. Väikese voolu korral (60. .. 70 A) on kaarleegi parema stabiilsuse saavutamiseks soovitav , et tühijooksupinge oleks 70... 80 V. Trafo tühijooksupinge tõstmine suurendab keevitusvoolu ohtlikkust.
KEEVITUSTRAFODE PÕHILISED SKEEMID
Ühe töökohaga keevitustrafodes kasutatakse järgmisi skeeme:
- suurendatud magnetpuistega trafod ;
- ühel südamikul eraldi paispooliga trafod;
- paispooliga kokkuehitatud trafod.
Suurendatud magnetpuistega trafod. Trafo koormamisel tekivad selle mähiste ümber magnetvood mis kulgevad mööda trafo südamikku. Trafo resulteeriv magnetvoog (D aheldub nii primaarmähisega I kui ka sekun -daarmähisega II (joon).
Kõik magnetjõujooned ei kulge aga mööda trafo südamikku ega ahelda mõlemaid mähiseid. Osa neist hargneb kõrvale ja sulgub läbi õhu. Neid magnetvoogusid (I)t ja (I)2 mis aheldavad ainult ühte mingit mähist ning sul-guvad läbi õhu ja pole seotud üldise magnetvooga (D nimetatakse puistevoogudeks. Puistevood indutseerivad vastavates mähistes endainduktsiooni elektromotoorjõud mis on suunatud vastupidiselt üldisele magnetvoole ja töötavad vastu magnetvoogusid (I)i ja (1)9- tekitatavatele vooludele. Seetõttu voolu suurenedes suureneb ka pingelang mähistes. Keevitusvoolu reguleerimine toimub kas trafo ülekandeteguri muutmisega või mähiste va-hekauguse muutmisega.
Eraldi paispooliga trafod Sellis trafo komplekt koosneb pingemadaldustrafost ja eraldi paispoolist (drosselist). Trafo sekundaarpinge muutub kevitusvoolu muutumisel vähe. Langeva väliskarakteristiku saamiseks ühendatakse sekundaarahelasse järjetikku paispool .
Keevitusvoolu reguleerimiseks muudetakse kas paispooli magnetilist takis -tust tema südamiku liigutamisega või pooli keerdude arvu muutmisega. Viimasel juhul on reguleerimine astmeline.