Бесконтактная сварка видео: Доступ ограничен: проблема с IP

Содержание

Контактная точечная сварка своими руками, видео

Нас часто спрашивают, возможна ли точечная контактная сварка своими руками, или лучше обратиться к специалистам? Что-ж, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.
Существует множество разновидностей обычных сварочных процессов, которые отличаются типом используемого энергоносителя и другими параметрами. Сегодня практически невозможно обойтись без всем известной точечной сварки, которая считается самой популярной среди домашних умельцев. Качество выполнения работ будет напрямую зависеть от квалификации мастера.

точечная сварка

Точечная сварка своими руками, видео:

Точечная сварка – это получение неразрывного соединения деталей за счет того, что между ними образовались связи в месте сварного шва. Получить межатомные связи можно, если нагревать деталь либо применить пластическую деформацию.

Иногда используют оба способа, комбинируя их. Сварочные работы применяются в основном для восстановления целостности металла и проводятся они не только в определенных условиях, но и под водой и даже есть опыт сваривания деталей в космосе.

Сварочные работы обязательно должны выполняться в соответствии с правилами техники безопасности, при этом работать необходимо в специальном защитном костюме и маске, закрывающей глаза. Виды энергии, которые использует мастер в процессе выполнения работ:

  1. Электрическая дуга.
  2. Пламя обычной газовой горелки.
  3. Ультразвук (иногда используется для сваривания деталей).
  4. Лазерное излучение либо ультразвук.
  5. Иногда мастера пользуются трением для сваривания подготовленных поверхностей.

Самодельная точечная сварка связана с повышенной опасностью возникновения пожара, опасностью поражения человека электрическим током, в процессе работы выделяется ультрафиолет и вредные газы. Поэтому проводить работы нужно внимательно следуя правилам техники безопасности.

Типы сварки

Зависимо от типа используемой энергии и способа ее применения выделяют три вида сварки. Термическая сварка – может быть выполнена благодаря тепловой энергии. Сюда можно отнести газовую сварку и одну из наиболее распространенных – электродуговую.

Термомеханическая сварка проводится за счет одновременного использования энергии тепла и создания давления на ремонтируемую область. А механическая подразумевает использование в работе трения и давления на элемент.

контактная сварка

Этот тип сварки можно отнести к разновидности контактных сварочных работ. Контактная сварка своими руками требует специальной подготовки и оборудования, которое непросто сделать своими руками и крайне не рекомендовано делать по схемам без знаний в этой области, поскольку опасность ошибки слишком велика, а последствия могут быть необратимы.

Весь процесс сваривания проходит в несколько этапов. Сначала все детали, которые будут подвергнуты сварке, нужно разместить в нужном положении между электродами машинки для сваривания.

Затем их нужно соединить друг с другом. При помощи специального оборудования мастер добивается их нагрева до такого состояния, когда они становятся пластичными. После этого проводится процедура пластического искажения и на этом сварочные работы завершены.

Для правильного выполнения работ понадобится оборудование, способное позволить достичь частоты сварки 600 точек/минуту.

Особенности выполнения точечной сварки

Детали, которые необходимо соединить сваркой, нагреваются при воздействии на них импульса тока. Время воздействия этого недолговременного импульса обычно колеблется от 0,01 до 0,1 секунд и полностью обусловлено созданными условиями, в которых проводятся сварочные работы.

Благодаря этому импульсу в месте, где находятся электроды металл расплавляется и образуется жидкое ядро соединяемых деталей. Когда импульс снимается, ремонтируемые детали еще некоторый промежуток времени сохраняются под небольшим давлением.

В этот момент происходит их охлаждение и распаленное ранее ядро кристаллизуется. Кроме того такое прижатие обеспечивает появления в процессе сварки некоего уплотняющего пояса вокруг ядра, поэтому защищать место сварки мастеру нет необходимости.

Иногда, чтобы внутри новообразованного сварного шва убрать все неоднородности и пустоты специалисты рекомендует на завершающей стадии работ выполнения работ усиленно прижимать детали друг к другу.

Нужно помнить, что сварочные работы своими руками можно выполнять только в том случае, если поверхность была тщательно подготовлена и очищена от имеющейся на ней ржавчины и следов коррозии перед началом всех работ.

При несоблюдении этого требования невозможно получить качественный шов. Преимущества использования точечной сварки:

  • Сварку можно выполнить с помощью специальных приборов (все работы полностью механизированы).
  • Высокая экономичность.
  • Полученные в результате точечной сварки сварочные швы очень прочные.

К недостаткам можно отнести тот факт, что полученный шов не является герметичным, а иногда это очень важный критерий качественного выполнения работ.

Некоторые виды контактной сварки и ее особенности

Контактной сваркой называется процедура, во время выполнения которой по всей поверхности торцов происходит сваривание двух деталей. Такой метод сварки может быть получен сопротивлением либо оплавлением.

Сварка сопротивлением. Подготовленные к работе детали плотно соединяются друг с другом и тогда подается ток для сварки. Выключают его только тогда, когда поверхность деталей стала пластичной и была выполнена осадка. Обычно этот способ используется для ремонта предметов, которые состоят из низкоуглеродистой стали и имеют небольшую площадь.

сварочный аппарат

Сварка оплавлением. Перед началом работ очищенные детали закрепляются в зажимах, затем их плавно соединяют при помощи подвижного зажима, а в момент их контакта и включается сварочный ток. Затем проводится осадка на необходимую величину и после выполнения работы ток выключают.

Сварка при помощи прерывистого оплавления. В процессе работы мастер чередует плотный контакт деталей с неполным, все это время подается ток. Такие возвратно-поступательные движения машины циклично замыкают сварочную цепь в том месте, где детали между собой контактируют.

Это происходит до того момента, когда их торцы разогреваются до температуры 900С. Как сделать аппарат для точечной сварки своими руками? На специализированных сайтах сегодня можно найти целые схемы, но специалисты рекомендуют не использовать самодельные приборы, поскольку это может быть небезопасно.

Процедура выполнения точечной сварки

Ее используют как в промышленности, так и в домашних условиях для восстановления целостности некоторых деталей. В промышленности ее применяют для сваривания различных заготовок из металла, независимо от их толщины.

В домашних условиях с ее помощью можно быстро и качественно отремонтировать бытовую технику, а также починить при необходимости автомобиль.

Процесс точечной сварки обычно включает в себя всего 2 этапа: детали для сварки совмещаются между собой в необходимой последовательности, затем их помещают между электродами и прижимают друг к другу. После этого с помощью тока их нагревают до того момента, пока они не станут пластичными и мастер подвергает их пластической деформации.

Чтобы при работе с аппаратом для сварки, чтобы получить качественный шов, надо поддерживать скорость передвижения электродов на одном уровне, в то же время обеспечивать нужную степень давления на детали, чтобы соединение было прочным.

Если свариваемая деталь склонна к образованию различных трещин, лучше увеличить время ее нагрева, чтобы после выполнения работ время охлаждения металла замедлилось.

Какие инструменты нужны для выполнения работ?

Трансформатор — должен обладать высоким коэффициентом трансформации, чтобы обеспечить в процессе работы подачу большого тока для сварки. Можно сделать трансформатор для точечной сварки своими руками.

В большинстве случаев в качестве электродов мастер использует медный стрежень, при этом желательно, чтобы он был достаточно толстым (его диаметр должен быть примерно равен диаметру провода).

Чтобы в процессе работы электроды не потеряли свою форму, их необходимо периодически подтачивать. Если же они пришли в негодность и полностью сточились – лучше провести замену.

Выполнять сварочные работы рекомендуется только в специально оборудованном помещении, в котором отсутствует риск возникновения пожара. Работы по сварке опасны, поэтому выполнять их нужно только при наличии практических навыков.

что это? Точечная сварка своими руками из микроволновки или трансформатора, схема машины контактной сварки, ГОСТ, виды и применение

С давних времен люди использовали сварку, но процесс создания неразъемного соединения сильно отличался от метода, используемого в наши дни. Две металлические детали накаливали на огне, затем колотили специальным молотом. Поговорим о контактной сварке.

Что это такое?

Для соединения металлических элементов маленького размера или тонких пластин применяется один из самых востребованных методов – это контактная сварка. Принцип работы заключается в быстром нагреве плоскостей до состояния размягчения при помощи подачи электрического тока, который далее трансформируется в тепловую энергию, и одновременной деформации деталей в месте сваривания. В результате этих действий получается сварной шов. Качество полученного шва определяется согласно стандартам ГОСТа – прочность на разрыв или сдвиг.

Аппарат для сварки имеет два основных узла.

  • Механический – здесь находятся электроды, в установках для точечной сварки они выглядят как зажимные щипцы, в аппаратах для сварки швом это ролики.

А также приводы сжатия и вращения, зажатия и осадки.

  • Электрический – эта конструкция состоит из сварочного трансформатора, регулятора напряжения (этот элемент переключает количество витков в первичной обмотке), вторичного контура (через него электрический ток проходит к свариваемым деталям), прерывателя первичной цепи (он служит для включения и выключения тока), регулятора цикла (это устройство регулирует все необходимые параметры – последовательность операций, длительность и другие).

Также в машине для сварки есть и вспомогательные блоки.

  • Пневмогидравлический – здесь присутствуют фильтры, элементы, смазывающие движущиеся детали, система, которая подводит поток воздуха к приводу сжатия, система, регулирующая давление.
  • Водное охлаждение сварочного аппарата.

Плюсы и минусы

Контактная сварка металлов применяется в различных областях промышленности, множество преимуществ объясняет ее популярность.

  • Высокая скорость работы, если сравнивать с другими методами сварки, контактная создает более прочный шов.
  • Создание одной сварочной точки происходит минимум за 0.1 секунды. Опытный сварщик за одну минуту может сделать до 600 соединений.
  • Достаточно экономичный способ, так как для создания контактного соединения не требуются вспомогательные элементы – электроды, проволока для присадки, флюсы и т. д.
  • Деформация металла незначительная и проявляется только в местах соединения.
  • Несложный процесс, с которым справится новичок и сварщик средней квалификации.
  • Контактные электроды имеют долгий срок эксплуатации и не изнашиваются длительное время.
  • Самый безопасный метод сварки, так как риск возгорания сведен к минимуму.
  • Контактная сварка экологически чистая – она не влияет на здоровье человека и окружающую среду.
  • Благодаря высокой скорости подачи тока тепло формируется только в самом металле – это исключает нагрев всей заготовки, а также тепловые потери в процессе работы.
  • Оборудование для сварки также облегчает процесс – когда ток подходит к деталям, яркая вспышка не образуется, не нужно тратить средства на оборудование для зоны обработки.
  • Контактная сварка может применяться на заводском производстве конвейерным способом, когда работа происходит непрерывно.

Не обошлось и без недостатков, о которых необходимо помнить во время работы.

  • Аппараты для контактной сварки стоят дорого, не каждый пользователь может их приобрести.
  • Действие электрического тока должно быть минимум 1000 ампер. Питание от источника должно быть достаточно мощным.
  • Швы, полученные методом контактной сварки, не такие герметичные, как при использовании технологии с применением электродов.
  • Сварщику нужно обязательно следить за поступающим напряжением в области сварки – оно не должно соответствовать заданным параметрам.
  • Есть ограничения, касающиеся размеров свариваемых деталей.
  • Для шва большого размера необходима большая сила и мощность электрического тока.

Виды

Контактная сварка представлена несколькими видами, которые применяются в своей сфере.

Точечная

Точечная сварка – это более востребованный вид, применяющийся в быту и на производстве. Сваривать можно элементы толщиной не больше 5 миллиметров. Для создания соединения детали располагают внахлест относительно друг друга и зажимают между двумя электродами, имеющими конусообразную форму. Прижимной механизм сдавливает детали после подается электрический импульс. Размягчение металлических деталей происходит только в месте касания электродов. В результате чего образуется сварная точка диаметром несколько миллиметров.

Электроконтактная точечная сварка может быть односторонней и двусторонней. Соединение, полученное односторонним способом, не такое прочное, но с ним можно получать одновременно несколько точек – таким образом работают многоточечные сварочные машины.

Двусторонняя или нормальная сварка более востребована, здесь работают два электрода.

Для обработки металла есть два режима.

  • Мягкий – применяется для заготовок из закаленной стали. Электрический импульс, проходящий через элементы, имеет малую силу тока и большую продолжительность. Мощность низкая, а нагрев плавный. Подходит для применения в быту.
  • Жесткий – свариваются цветные металлы с добавлением меди и алюминия, легированные стали. В жестком режиме сила сжатия сварочных клещей и сила тока больше, чем в мягком. В зависимости от того, какая толщина у металла, длительность передаваемого импульса может составлять до сотой доли секунды. Такой режим, благодаря высокой производительности востребован на производстве.

Машины для точечной сварки делятся на четыре вида:

  • универсально-стационарные;
  • универсально-переносные;
  • специализированно-стационарные или многоточечные;
  • пресс для рельефной сварки,

Многоточечные установки делятся на два вида, в аппаратах первого типа – двухэлектродных на поверхность подводятся два электрода, в аппаратах второго типа – многоэлектродных подводятся все электроды одновременно, но электрический импульс проходит только через каждые две точки последовательно.

В точечных установках электроды находятся в специальных электрододержателях, которые крепятся к хоботам сварочной машины. Нижний хобот неподвижный, верхний же может перемещаться. В них есть специальные каналы для подачи воды охлаждения.

Сами электроды изготавливают из сплава хрома, цинка и меди или из холоднотянутой красной меди. Для производства электрододержателей используется латунь.

Рельефная

Рельефная – это вариант сварки точечного типа. Здесь на свариваемых деталях заранее подготавливают рельефы разной формы. Металлические заготовки прижимаются с двух сторон плоскими электродами, нагрев происходит только на выступах (рельефах). Главное преимущество рельефной электроконтактной сварки – длительный срок эксплуатации электродов. Благодаря специальной форме с большой контактной поверхностью они изнашиваются медленно. Минус – у сварочных машин должна быть большая мощность.

Шовная

Метод шовной или роликовой сварки используется для соединения листового металла, который располагается внахлест. Принцип действия этого метода такой же, как и у точечной, но вместо конусных электродов здесь используются дисковые. Один диск является движущимся, второй работает за счет силы трения. Разогрев и зажим заготовок происходит роликами, получается прочный диффузный шов.

Шовная сварка может проходить в нескольких режимах.

  • Ролики движутся непрерывно, и подача тока тоже происходит непрерывно.
  • Ролики движутся непрерывно, а подача тока прерывается.
  • Движение роликов прерывается, и подача тока также прерывается.

Стыковая

При стыковой электроконтактной сварке нагрев происходит во всей области соприкосновения металлов друг с другом. Стыковая сварка может проходить двумя методами.

  • Сопротивлением – заготовки очень плотно прижимаются в месте соединения, затем через них пропускают электрический импульс. После того как шов нагрелся и размягчился, электрический ток отключают. А заготовки остаются сжатыми, пока не произойдет их осадка. Когда шов затвердел, процесс заканчивается. Для работы с сопротивлением поверхности подгоняют и зачищают. Если будут присутствовать какие-либо неровности или зазоры – соединение получится непрочным. Используется этот метод для сварки сплавов из меди и алюминия, а также для низкоуглеродистых сталей.
  • Оплавлением – в этом способе места соединения заготовок предварительно разогревают с помощью тока, затем медленно соединяют их между собой. Далее проводят осадку.

Главный недостаток сварки оплавлением – расплавленные металлические элементы могут сгорать или разбрызгиваться. Этот метод подходит для соединения деталей из разных сплавов.

По тому, как будет осаживаться готовый шов, сварочные аппараты для стыковой сварки делят на три вида.

  • С рычажно-эксцентриковой системой подачи и осадки. Здесь также есть механизм для обжига свариваемой зоны в зажимах аппарата.
  • Установки для сварки методом оплавления или для оплавления с дополнительным подогревом. В системе аппарата есть встроенный привод осадки с пружинной системой, благодаря чему возможна сварка сопротивлением. У машин данного типа система подачи и осадки – ручная.
  • На аппаратах третьего вида процесс сварки проходит оплавлением без перерыва, предварительно подогретых стыков металлических листов. Цикл может быть автоматический или полуавтоматический.

Отдельно стоит отметить такую сварку, как конденсаторная – это вид сварки накопленной электроэнергией. В конденсаторах есть запасенная энергия, которая во время разряда трансформируется в тепловую энергию. Есть два способа конденсаторной сварки.

  • Безтрансформаторная или ударная – конденсатор подключается сразу к металлу. Во время удара одного элемента о второй происходит разряд конденсатора, в это время кромки металлов оплавляются, а затем свариваются во время усадки. Применяется для стыковой электросварки.
  • Трансформаторная – здесь конденсаторы разряжаются на первичный контур (обмотку), а во вторичном узле располагаются уже зажатые электродами детали. Используют для точечной или шовной сварки.

Сферы применения

Область, в которой применяется электроконтактная сварка, довольно большая – это могут быть и массивные конструкции. Например, космические летательные аппараты, а также миниатюрные полупроводники и микросхемы. Сваривать можно детали практически из любых металлов – высоколегированные и низкоуглеродистые стали, нержавеющие стали, различные сплавы. Точечный метод используется в производстве автомобилей, вагонов, летательных аппаратов, аккумуляторов, в строительстве и радиоэлектронике. Толщина соединяемых элементов варьируется от нескольких микрометров до 3 сантиметров.

Шовная электроконтактная сварка используется для производства влагонепроницаемых емкостей. Шовной сваркой получают прочноплотные соединения в приборостроительной сфере. Рельефным методом сваривают кронштейны и листовые детали. Например, для кузовного ремонта автомобилей, для крепления дверных петель, для соединения крепежей. У стыковой электросварки сфера применения довольно ограничена из-за того, что сложно обеспечить равномерный нагрев стыков.

В основном используется для сваривания трубопроводов, рельсов (для создания железной дороги в стационарных или полевых условиях), проволоки или различных стержней.

Как сделать машину для сварки своими руками?

Процесс контактной сварки можно осуществить при помощи специальных установок или при помощи самодельных, сделанных своими руками. Стандартная сварочная техника для электроконтактной сварки не подойдет.

Из трансформатора

Создать простой аппарат для сварки точечным методом в домашних условиях можно из обычного трансформатора. Для этого не нужны специальные схемы и оборудование. Разбирать сердечник нет необходимости, нужно просто спилить и высверлить вторичную обмотку – обычно она находится вверху. С помощью ножовки по металлу срезается вторичная обмотка, во время работы нужно соблюдать осторожность и аккуратность, чтобы не нарушить целостность первичной обмотки. А сверлом по металлу удаляются остатки.

Теперь понадобится многожильный провод в изоляции, около 5 – 7 метров. Его наматывают на трансформатор: высота – 6 рядов; толщина – 3 слоя. Должно выйти 8 – 10 витков. Обмотка не должна быть слабой и болтаться. Направление вторичной намотки должно быть в ту же сторону, что и у первичной. Выводы первичной обмотки подсоединяются к шнуру питания, а вторичной – к сварочным кабелям. На кабель устанавливается электрододержатель и медный электрод, размер которого подбирается в зависимости от силы тока.

Из микроволновки

Для работы понадобятся две микроволновки, а точнее – два трансформатора, которые находятся внутри. Они характеризуются как повышающие – напряжение в 220 вольт преобразуют в 2.5 киловольт. Мощность достигает 1200 ватт. Для начала нужно разобрать технику и демонтировать трансформаторы. Весь процесс работы проходит так же, как и при создании сварочного аппарата из трансформатора, только в данном методе их используется два, соответственно, и провода понадобится больше – около 11 – 13 метров. Его наматывают на каждый трансформатор. Включаются они последовательно – можно сделать механизм одним проводом, а можно двумя, но потом соединить их.

Затем параллельно подключаются обмотки на 220 вольт, для этого можно взять автомобильные наконечники с термоусадочной трубкой. Для удобства оба трансформатора можно монтировать на деревянную доску. Так как в процессе сварки трансформаторы сильно нагреваются, нужно давать время им остыть. Для тонкого металла такой самодельный станок не подойдет, так из-за высоко напряжения его попросту разрежет.

Для уменьшения подачи импульса можно использовать резистор. Для этого отрезок стального провода подключается к цепи низковольтной обмотки.

Из сварочного аппарата

Изготовление споттера из инвертора (сварочного аппарата) – один из популярных способов создания контактной электросварки своими силами. Различные модификации споттера можно найти в сети интернет на различных чертежах и схемах, главное – разобраться в обозначениях. Для сборки конструкции понадобятся следующие материалы.

  • Трансформатор.
  • Тиристор.
  • Реле.
  • Контроллер.
  • Диодный мост.
  • Переключатель контактов.
  • Сварочный инвертор.
  • Кнопки, регулирующие работу.

До трансформатора должен быть подключен диодный мост. К нему подсоединяется тиристор. Трансформатор нужен для подачи питания в узел управления в цепи. Силовой кабель следует подбирать в зависимости от мощности сварочного станка – от 70 мм2. Длина провода на массу – 1.7 метров, для подсоединения молотка – 2.1 метров.

Внешняя обмотка трансформатора создается из медной проволоки размеров – 4, 5, 6. Если в оборудовании будет использоваться батарея, то медный провод можно заменить на алюминиевый. Главный механизм в устройстве споттера – это пистолет. Его можно заменить деталью от полуавтоматической сварки или приспособлением для строительного клея. Если «под рукой» не оказалось тиристора и диодного моста, в качестве замены можно взять симистры.

Работа самодельного споттера проходит в следующем порядке.

  • Через кнопку питания подается сигнал на конденсатор, он включается, а вместе с ним тиристор и резистор.
  • Через диоды подается электрический импульс на трансформатор.
  • Затем электрод начинает «свариваться» с обрабатываемой поверхностью.
  • После того как конденсатор разрядился, тиристор должен закрыться, а от трансформатора отходит электрический ток.
  • На этом работа сварочной установки закончена, кроме конденсатора, который начинает заряжаться от трансформатора.

Сварочный процесс

Независимо от того, какая технология применяется для сварки стали, меди, нержавейки и других металлов, процесс включает несколько этапов.

  • Для более плотного соприкосновения деталей поверхности нужно предварительно обработать, так напряжение электроэнергии будет одинаковым по всей поверхности. Для получения ровной поверхности материал обрабатывают механическими способами.
  • После чего детали помещают в специальные зажимные клещи сварочной установки. Прижать детали можно и вручную, но из-за недостаточного давления качество шва будет хуже.
  • На свариваемые детали поступает электрический импульс, который преобразуется в тепло и плавит металл – образуется ядро. Так как на поверхности оказывается давление, выплескивание ядра не происходит.
  • После того как ток был отключен, остывшее ядро образует сварочный шов. Если варить правильно с соблюдением технологии, то прочность шва не будет уступать прочности металла.

Дополнительно

  • Для работы с большими деталями или труднодоступными местами применяют сварочные пистолеты или переносные клещи.
  • При сварке алюминия используются специальные электроды с наконечниками – это нужно для того, чтобы избежать образования вмятин на поверхности.
  • Точечную сварку иногда приходится убирать при помощи высверливания, например, для ремонта автомобилей. Для этого есть специальные фрезы или сверла для высверливания.
  • Для бытовых работ обычно приобретают компактных аппараты с регулятором мощности. Самый востребованный – это споттер. У него низкая цена, в конструкции отсутствуют зажимные клещи, а импульс передается через вывод, подводимый сразу к электроду и детали.
  • Перед началом сварки можно потренироваться в подборе оптимального импульса. На таймере аппарата для точечной сварки можно менять длительность импульса, для разных материалов он будет разный (например: для проволоки 2 – 3 миллиметра нужен не сильно длинный импульс, иначе возможен прожог; а для соединения арматуры чуть больше, чтобы место сварки было прочным).

Возможные дефекты

Во время работы могут возникать дефекты, негативно сказывающиеся на конечном результате.

  • Прожог – этот дефект появляется из-за большого напряжения, из-за продолжительного импульса или при сильном сжатии деталей. Перегретый металл начинает стекать, образуется отверстие, в итоге сваренные края можно легко оторвать. Чтобы избежать этого, нужно уменьшить силу подачи электрического тока и силу прижима.
  • Расплескивание металла – в процессе работы из точек соединения начинают вылетать искры. Возникает это из-за сильного сжатия элементов или из-за слабой подачи импульса длительное время. Металл начинает выходить за контуры «ядра», а в этом месте образуются пустоты – прочность соединения нарушается.
  • Непровар – появляется из-за слабо-подаваемого тока, недостаточной силы прижима или ослабленных щипцов. Возникает непровар, если места сварки находятся рядом.
  • Уменьшение размера сварки – возникает из-за непродолжительного импульса либо детали были не плотно сжаты.

В месте соединения в результате такого дефекта возникает несколько микроточек – такое соединение нельзя охарактеризовать как прочное.

В следующем видео вас ждет современный процесс точечной сварки металлических предметов.

Сварка пластмасс экструдируемой присадкой (расплавом)



Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!


Сущность и схемы процесса

Сущность процесса состоит в том, что расплавленный материал, выходящий из экструдера (экструзионная сварка или сварка экструдируемой присадкой) или из машины для литья под давлением, непрерывно или периодически подается в зазор между соединяемыми поверхностями, которые он нагревает до температуры сварки, сплавляясь с ними, так образуется сварной шов.

Экструзионная сварка может осуществляться по бесконтактной и контактной схемам (рис. 29.3).


Бесконтактная сварка

При бесконтактной сварке мундштук экструдера не контактирует со свариваемыми поверхностями, а устанавливается на определенном расстоянии от них. Это расстояние выбирается таким образом, чтобы расплав, выдавливаемый из экструдера, не успел переохладиться. Из этих же соображений температура расплава на выходе из мундштука должна превышать температуру текучести или плавления на 40—50 К. Для плотного прижатия присадочного материала к свариваемым поверхностям применяются прижимные приспособления (ролики, ползуны и т. п.).

Контактно-экструзионная сварка

При контактно-экструзионной сварке мундштук экструдера касается кромок соединяемых деталей. За счет этого уменьшаются потери теплоты в окружающую среду и осуществляется дополнительный подогрев кромок. Давление, развиваемое в экструдере, достаточно для создания необходимого контакта присадочного материала с соединяемыми кромками, поэтому дополнительных прижимных устройств не требуется. В некоторых случаях к мундштуку экструдера присоединяются нагретый инструмент с рифлениями, обеспечивающими перемещение присадочного материала параллельно направлению сварки.

Экструдированной присадкой можно сваривать детали встык, внахлестку, а также выполнять угловые швы из таких материалов как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол. Состав присадочного материала аналогичен свариваемому. Этот способ применяют для сварки изделий, имеющих швы большой протяженности — пленки (скорость сварки до 2,5 м/с), листы, профили, трубы и т. д.

Экструдированная сварка листовых материалов толщиной до 3 мм выполняется без разделки кромок только контактным методом, так как в этом случае разделка осуществляется при движении мундштука в процессе сварки. При больших толщинах следует применять V-образную или Х-образную разделки кромок.

Оборудование

Для сварки экструдируемой присадкой наиболее широкое применение получили полуавтоматы ПСП-5, ПСП-5м, ПСП-6 и РЭСУ-500 с прямоточными пистолетами и ПСП-ЗЭ, ПСП-4 со шнековыми пистолетами. На базе полуавтомата ПСП-5 создан специализированный карусельный стенд УСА-1.

См. также:

Видео Волоконный сварочный лазер Weld-CW

Главная › Новости

Опубликовано: 04.06.2021

Волоконно-оптический лазер основан на соединенных между собой диодах, образующих лазерный луч, который передается на голову по гибкому оптическому волокну. В случае традиционных лазеров луч передается на голову с помощью оптической системы линз и зеркал.

Лазер гарантирует любую форму контуров реза. С помощью лазерного луча можно вырезать даже самые сложные контуры. Резка труб — это альтернатива технологии обработки, такой как распиловка, сверление или фрезерование. Это значительно сокращает время обработки и по сравнению с традиционными методами обработки труб и профилей — значительно сокращаются удельные затраты. Дополнительным преимуществом является то, что с помощью одного инструмента — лазера — можно резать различные типы материалов с разной толщиной и геометрией. По сравнению с другими технологиями количество устройств и время, затрачиваемое на смену инструментов, ограничены.

Волоконный лазер (то есть волоконный тут лазер), в отличие от традиционных лазеров (например, с источником CO2), характеризуется как оптическим источником, так и оптическим направлением луча. Благодаря этому отпадает необходимость в сложных системах управления траекторией луча и отсутствует риск ослабления лазерного луча из-за смещенных и загрязненных зеркал или линз. Луч лазера передается напрямую и без потерь. В лазерах этого типа активным элементом является оптическое волокно, легированное ионами редкоземельных элементов, таких как эрбий, иттербий, неодим. Источником в этих лазерах являются полупроводниковые лазерные диоды. Технология Laser Fiber отличается высокой эффективностью и отличным качеством луча. Длина волны получаемого лазерного света в десять раз меньше, чем у СО2-лазера. Благодаря этому вы можете получить большую концентрацию энергии, и это позволяет использовать лазерную резку для более отражающих материалов, что недостижимо для традиционных устройств. Резка волоконным лазером благодаря малому фокусному диаметру и отличному качеству луча определяет очень высокую эффективность и очень хорошее качество боковой поверхности. Устройства с этой технологией достигают высоких скоростей резания: более 20 м / мин. Лазерная резка на устройствах, оснащенных волоконным лазером, отличается относительно низкими эксплуатационными расходами благодаря экономии энергии и затратам на защиту окружающей среды.. В 3 раза меньшее потребление энергии по сравнению с источником CO2. Для работы резака больше не нужен газ высокой чистоты, а для направления луча не используется углекислый газ.

Tak

Все комментарии

Лазерная сварка – инновационный метод соединения металлических деталей

Лазерная сварка – инновационный метод соединения металлических деталей, все чаще заменяющий традиционные технологии (дуговая, газовая, электрошлаковая и др.). Это бесконтактный процесс, нагревание и плавление металла происходит под воздействием луча лазера. В зависимости от мощности аппарата и степени фокусировки луча производится глубокая или поверхностная пропайка. Допускается использование присадочной проволоки. Производительность обеспечивается высокой скоростью сварки, соединением за 1 проход, чистотой шва (финишная обработка не требуется).

Преимущества лазерной сварки

  • Прецизионность. Луч лазера строго ограничен по зоне воздействия. Он нагревает только ту поверхность, на которую направлен, практически не затрагивая прилегающие. Нет термического воздействия – нет деформации. Это особенно важно для тонкостенных элементов.

  • Бесконтактная сварка исключает попадание в сварочную ванну инородных элементов и, следовательно, порчу внешнего вида шва и уменьшение его прочности. Дает возможность осуществлять дистанционное соединение деталей, расположенных в местах с затрудненным доступом.

  • Прочность. Лазерный луч расплавляет металл очень быстро, при этом происходит его конвективное перемешивание, а вследствие этого — изменение структуры. Из расплава удаляются газы, достигается химическая однородность. Вследствие этого усталостная прочность (или сопротивление усталости) сварного шва выше, чем у основного материала (например, для стали это 650 МПа против 690 Мпа для шва).

  • Высокая производительность. Скорость выполнения сварки при помощи лазерной технологии в 8-10 раз выше, чем у привычных способов. Это обусловлено, во-первых, отсутствием необходимости делать несколько проходов, во-вторых, тем, что шов обычно не нуждается в чистке, шлифовке и т.д..

  • Использование присадок необходимо для увеличения сечения шва, устранения его занижения. В аппаратах автоматический и ручной лазерной сварки есть специальное устройство для подачи присадочной проволоки.

  • Чистый шов минимальной ширины. Лазерный луч, в отличие от электрода, не оставляет в шве никаких частиц, поэтому место соединения получается максимально чистым и аккуратным, не нуждающимся в механической обработке.
    Обратите внимание: если у аппарата ручной манипулятор, можно осуществлять длинные фигурные швы, не ограничиваясь размером рабочего поля.

Недостатки

Технология лазерной сварки требует использовать более мощные лазерные источники для материалов большей толщины. Максимальная толщина листа нержавеющей стали для аппарата 2 кВт – 7 мм. С увеличением мощности растет и цена. Пожалуй, это основной и даже единственный недостаток технологии.

Особенности технологии

При помощи устройств для лазерной сварки осуществляют следующие виды соединения: точечное (в импульсном режиме) и шовное (непрерывный режим для герметичного шва, импульсный с перекрытием для тонкостенных деталей).

Качество результата во многом зависит от предварительной обработки деталей. Необходимо очистить их от любых загрязнений и влаги, зачистить кромки и обеспечить минимальный зазор между соединяемыми элементами. Предпочтительный вид соединения – стыковое.

Сферы применения

Устройства малой мощности применяются в электронике, ювелирном деле, стоматологии, приборостроении. Аппараты средней и большой мощности используются в авиа- и кораблестроении, автомобильной промышленности и др.



Аппарат аргонодуговой сварки Aurora PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE

Характеристики Преимущества Комплектация Документация
Технические характеристики: Аппарат аргонодуговой сварки Aurora PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE
Максимальный ток, А 200 Напряжение сети, В 220
Частота сети, Гц 50/60 Диаметр электрода, мм 1.0-3.2
ПВ на max токе, % 60 Диапазон регулирования сварочного тока, А 10-200
Max потребляемый ток, А 28.2 Напряжение холостого хода, В 44
Потребляемая мощность, кВА 5.6 Степень защиты IP21
Импульсный режим есть Класс изоляции F
Габариты, мм 498x328x302 Вес, кг 20

Описание: Аппарат аргонодуговой сварки Aurora PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE

Аппарат Aurora PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE предназначен для аргонодуговой сварки на постоянном и переменном токе TIG и для сварки штучным электродом MMA. Данная модель отличается стабильной и безотказной работой от обычной питающей сети 220В. Аппарат может широко применяться для сварки углеродистой стали, нержавеющей стали, различных сплавов стали, меди, и других цветных металлов. Оснащен системой высокочастотного бесконтактного поджига сварочной дуги. В режиме работы с обычным электродом MMA аппарат также демонстрирует хорошие сварочные свойства, легкий поджиг и мягкое горение дуги.

Обзор универсального сварочного аппарата AuroraPRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE

Удобная переноска
Рукоятка специальной формы позволяет с легкостью переносить аппарат с одного места на другое.
Простое управление
Все элементы управления аппарата расположены в одном месте, что удобно для пользователя. Панель управления содержит регулятор сварочного тока, напряжения, выключатель, а также светодиодные индикаторы.
Быстрое подключение
Специальные разъемы дают возможность быстро подключить сварочные кабели и приступить к работе. Надежное соединение исключает потери тока и нагрев в местах контакта.

Комплектация:

  • горелка TIG 26;
  • клемма заземления 300 А с кабелем;
  • электрододержатель 200 А с кабелем.

6161

Аппарат аргонодуговой сварки Aurora PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE

Компания-производитель оставляет за собой право на изменение комплектации и места производства товара без уведомления дилеров!

Создавая искры вместе — сентябрь 2016 г.

«Нет дороги. Нет карты. Нет проблем» Rebel Giveaway

Обладая прочным стальным корпусом, ESAB Rebel продолжает сварку даже в тяжелых условиях. Введите «Дороги нет. Нет карты. Нет проблем.» Рекламная акция на сайте www.esab.com/offroadgiveaway

Рекламная акция ЭСАБ — «Дороги нет. Нет карты. Нет проблем.”- предлагает вам возможность выиграть многофункциональную сварочную систему ESAB Rebel ™ EMP 215ic. Акция проводится с 29 июля по 20 октября 2016 года. Чтобы принять участие, перейдите на страницу ESAB.com/offroadgiveaway, а затем посетите страницу ESAB в Facebook 22 октября, когда Эндрю Маклафлин, пилот гоночного автомобиля LetzRoll Off-Road Racing, спонсируемого ESAB, примет участие в акции. объявить победителя Rebel на национальном чемпионате Ultra4 2016 года.


ЭСАБ поддерживает обучение инструкторов слесаря-металлистов 2016

Десятки рабочих-металлистов участвовали в конкурсе по плазменной резке ЭСАБ, в ходе которого потребовалось отрезать двутавровую балку с помощью Thermal Dynamics ® Cutmaster ™ 152.

Каждый год инструкторы из компании «Местные рабочие-металлисты» со всей страны собираются на неделю для обучения. Это мероприятие по обучению инструкторов проходит в муниципальном колледже Ваштено, расположенном примерно в 30 минутах к западу от Детройта.

В дополнение к отправке на мероприятие экспертов по сварке и резке для проведения учебных занятий (см. Соответствующий рассказ о «Советах по газокислородной резке»), ESAB представляет свой демонстрационный трейлер со всеми новейшими технологиями на борту, а также «развлекается». ночь в среду.В этом году ESAB провела розыгрыш трех сварщиков Rebel, и длина линии почти достигла 100 ярдов. После участия в розыгрыше Rebel многие мастера-металлисты соревновались в нашем конкурсе плазменной резки, который выиграл Кевин Морин со временем 18,36 секунды.

Более 70 фото и видео представлены в фотоальбоме Ironworkers 2016 на Facebook, видео с нашего мероприятия и видео победителя конкурса плазменной резки.


Дань более чем 20-летнему творчеству

Бен Пирс использует многофункциональный сварочный аппарат Rebel для завершения гриля для барбекю, созданного его покойным отцом.

Техасец и производитель Бен Пирс недавно завершил проект гриля, начатый его покойным отцом 24 года назад. Используя многофункциональный сварочный аппарат Rebel EMP 215ic, Бен собрал детали из нержавеющей стали и закончил проект к летнему приготовлению гриля в своем новом доме.

Подробнее »

Рок-вышибала берет мятежника в дорогу

Стюарт использует свой новый многопроцессорный сварочный аппарат Rebel на своей установке для работы с камнями.

Рок-вышибала Уилл Стюарт появился в недавнем выпуске фильма Яна Джонсона Xtreme Off Road , чтобы получить некоторые советы по сварке и практические советы по сварке. Используя многофункциональный сварочный аппарат ESAB Rebel EMP 215ic, Стюарт обрел уверенность, необходимую ему не только для подготовки к масштабному мероприятию по бездорожью, но и для сварки собственных установок.

Подробнее »

Поделитесь своей историей о сварке и будьте представлены в следующем выпуске журнала

Making Sparks Together ! Мы знаем, что вы делаете отличную работу! Расскажите нам о металлических шедеврах, которые вы создали с помощью продукции ESAB или Victor.Если мы опубликуем вашу историю, вы получите призовой пакет ESAB / Victor с курткой для сварки ESAB FR, защитными очками и многим другим.

Отправьте свою историю и подробности вместе с фотографиями по адресу [email protected] .

за 2016 год

ESAB и Victor Win Gold!

Компания Baker’s Gas & Welding Supplies недавно провела свою версию летних Олимпийских игр.Мы с гордостью сообщаем, что вы, сварщики, получили голосов за ESAB Rebel как обладателя золотой медали в категории «Лучшая многофункциональная машина лета», опередив конкурентов. Что касается факелов, которым доверяют, то золото выиграл Виктор.

Спасибо за доверие!

Подробности см. В публикации Baker Gas в Facebook от 30 августа.

AGT Robotics — североамериканский партнер по автоматизации.

AGT Robotics, Труа-Ривьер, Квебек, стала первым североамериканским партнером ESAB в области автоматизации в рамках партнерской программы для интеграторов.По условиям соглашения ЭСАБ предоставляет AGT Robotics широкий доступ к техническим ресурсам, продажам, маркетингу и распространению ЭСАБ, а также к льготным ценам на оборудование.

Подробнее »

ESAB пополнил семейство Rebel

Сварочный аппарат Rebel ™ EMS 215ic MIG / Stick от ESAB и сварочный аппарат Rebel EM 215ic MIG теперь полностью в наличии. Эти сварочные аппараты, наряду с многопроцессорным сварочным аппаратом Rebel EMP 215ic MIG / TIG / Stick, завершают серию сварочных аппаратов Rebel, предлагая основную мощность и гибкость местоположения, а также некоторые из самых инновационных сварочных технологий, доступных сегодня.

Подробнее »

ESAB расширяет линейку инверторов

Ранее продававшиеся под брендами Thermal Arc и Tweco, ЭСАБ теперь предлагает инверторы 3-в-1 MIG / Stick / TIG серии ET (ESAB TIG), ES (ESAB Stick) и Fabricator. ЭСАБ также представил ET 141i AC / DC, первый инвертор на 120 В, который обеспечивает выход AC TIG для сварки алюминия и бесконтактный запуск высокочастотной дуги для сварки TIG на переменном или постоянном токе.

Подробнее »

Не забудьте настроиться, чтобы увидеть, как ESAB представлена ​​на следующих шоу:

Пятница, 9 сентября, 12:00 EST
X-Treme Off-Road,
NBC Sports

Суббота, 9/10, 1:00 EST
X-Treme Off-Road,
NBC Sports

Суббота, 9/10, 8:00 EST
X-Treme для бездорожья,
CBS Sports

Подробнее »

В классе со слесарем: наконечники для кислородно-топливной резки

При прошивке начинайте с центра и двигайтесь по направлению к траектории резания.Еще 12 режущих насадок … Подробнее »


Неделя из жизни онлайн-системы управления данными — из майского выпуска журнала «Производство и металлообработка»

за 2016 год.

В стадии строительства — из майского выпуска журнала «Сварочная производительность» за 2016 год

Уголок расходных материалов — из майского выпуска The FABRICATOR

1-800-ESAB-123
(1-800-372-2123)
Онлайн: Связаться с ESAB

Просмотреть предыдущие информационные бюллетени

Типы сварки GMAW, SMAW, FCAW, GTAW

Газовая дуговая сварка металла: GMAW

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), также известная как сварка в среде инертного газа (MIG), использует непрерывный сплошной проволочный электрод, который проходит сквозь сварочный пистолет, который сопровождается защитным газом для его защиты от загрязнений.

GMAW — один из наиболее распространенных процессов сварки, который можно использовать в помещениях для сварки материалов в таких отраслях, как строительство, производство автомобилей, производство и авиакосмическая промышленность. Не рекомендуется использовать GMAW на открытом воздухе, так как ветер может унести газ. и навредить процессу.

Сварка GMAW дает минимальные отходы и не склонна к образованию сколов. Процесс может быть полуавтоматическим или полностью автоматическим, что упрощает его для сварщиков, поскольку им не нужно беспокоиться о дефектах при остановках и пусках.

Дуговая сварка экранированным металлом: SMAW

Дуговая сварка экранированным металлом (SMAW) — это метод сварки, который можно использовать для всех черных металлов во всех положениях сварки. Другое название SMAW — это сварка штучной сваркой. Электрод с флюсовым покрытием (который металлический стержень в держателе электрода) подключен к источнику питания и касается основного металла, чтобы произвести сварку. Флюс защищает электрическую дугу, предотвращая загрязнение.

SMAW можно использовать для сварки низко- и высоколегированных сталей, углеродистой стали, чугуна и никелевых сплавов в таких отраслях, как строительство, судостроение и производство.Это можно делать как в помещении, так и на улице.

SMAW образует шлак, который представляет собой слой побочного продукта, который сварочные аппараты снимают после сварки для получения чистого вида.

Дуговая сварка порошковой проволокой: FCAW

Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW) использует непрерывный полый проволочный электрод с флюсовой смесью, которая защищает сварочную ванну за счет образования газа. FCAW идеально подходит для сварки на открытом воздухе, а также для сварки грязных или загрязненных поверхностей. материалы, так как не требует внешнего защитного газа для защиты сварного шва от атмосферных воздействий.Подобно процессу SMAW, FCAW также производит шлак, который после сварки отслаивается, чтобы придать ему чистый вид.

FCAW часто используется для толстых материалов, поскольку проволока с флюсовым сердечником может проходить сквозь толстые сварные швы. FCAW не подходит для материалов толщиной менее 20 калибра.

FCAW можно использовать для обработки чугуна, нержавеющей стали, углеродистой стали, сплавов с высоким содержанием никеля и низколегированной стали. Этот способ сварки используется в таких отраслях, как строительство и судостроение.

Газовая вольфрамовая дуговая сварка: GTAW

Газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW) также известна как сварка TIG, что означает вольфрам в инертном газе.Как и при сварке GMAW, используется инертный защитный газ. Но в отличие от GMAW, который использует проволока, которая также действует как присадочный материал, GTAW нагревает объекты за счет использования вольфрамового электрода, который подводит ток к сварочной дуге. Эта сварочная дуга плавит металл и образует лужу жидкости. При необходимости можно добавить присадочный стержень. для повышения прочности сварного шва.

GTAW требует большой точности, так как вольфрам не должен касаться заготовки, а материалы не могут перегреваться, иначе могут возникнуть трещины и другие проблемы.Преимущества GTAW включают лучший контроль сварки и повышенную прочность и качество сварных швов.

GTAW также позволяет сварным швам без сколов и чистоте внешнего вида. Он чаще всего используется для сварки тонких материалов и может использоваться для черных и цветных металлов, таких как нержавеющая сталь, алюминий, медь, магний и титан.

Узнайте все о сварке на UTI

В UTI студенты начинают работать с высококачественными сварочными инструментами, которые они использовали бы в профессиональном мире. Сопровождающие инструкторы всегда готовы ответить на вопросы и дать рекомендации.Студенты могут закончить программу всего за 36 недель.

Узнайте больше о программе сварки UTI. Свяжитесь с нами для получения информации.

Что такое сварка плавлением и как она работает?

0

Последнее обновление

Вы сталкивались с термином «сварка плавлением» и задавались вопросом, что он означает? Как и любой другой процесс сварки, сварка плавлением используется для соединения двух или более объектов с использованием тепла. Однако этот процесс сварки уникален, поскольку вы можете использовать присадочные материалы или нет, и он не требует приложения внешнего давления.Если предположить, что два свариваемых материала сделаны из одинаковых материалов, тепло от сварочной установки расплавляет их поверхности, позволяя объектам плавиться.


Как работает сварка плавлением

Согласно определению, сварка плавлением соединяет края различных материалов путем их нагрева до точки плавления. Иногда требуется наполнитель, если в стыке, который вы делаете, есть зазоры. Материалы будут претерпевать множество фазовых переходов, потому что процесс нагрева создает зону термического влияния (HAZ) на материале (ах).

Сварка плавлением происходит, когда расплавленные основные материалы соединяются с расплавленными наполнителями. Тепло, которое плавит материалы, может быть приложено к зоне соединения или передано извне в намеченной точке сварки. Например, вы можете пропустить ток через электрическое контактное сопротивление между краями свариваемых материалов, чтобы выработать необходимое тепло.

Разница между сваркой плавлением и сваркой плавлением

В то время как сварка плавлением должна включать нагрев до точки плавления, сварка без плавления может происходить при низкой интенсивности нагрева, поскольку она не включает плавление исходных материалов.Кроме того, при сварке без плавления присадочные материалы не требуются. Примеры сварки без плавления включают пайку, пайку и сварку давлением.

Каковы основные типы сварных швов плавлением

Понимание различных типов процессов сварки плавлением имеет решающее значение при обсуждении сварки плавлением. В зависимости от источника тепла процессы сварки плавлением можно разделить на следующие категории:

1. Процесс дуговой сварки

Дуговая сварка — один из предпочтительных способов сварки плавлением.В соответствии с шумихой, дуговая сварка соединяет две (или более) части с помощью электрической дуги. Причина в том, что электрическая дуга генерирует уровень тепла, достигающий 6000 градусов по Фаренгейту, что делает их идеальными для сплавления твердых металлов и материалов. Кроме того, дуговая сварка также подходит для морских применений, где вы можете выполнять подводную сварку плавлением. Обычно процессы дуговой сварки включают:

  • Дуговая сварка экранированного металла (SMAW): Обычно используется для сварки цветных и черных металлов почти во всех положениях.
  • Газовая дуговая сварка металла: Между материалом и плавящимся проволочным электродом образуется электрическая дуга, позволяя им плавиться и плавиться. Защитный газ используется для предотвращения загрязнения воздуха и окисления при сварке MIG.
  • Сварка вольфрамом в среде инертного газа: Неплавящийся вольфрам используется для создания дуги между базовой пластиной и электродом. Чтобы избежать окисления и загрязнения атмосферы, используется инертный защитный газ.
  • Плазменно-дуговая сварка (PAW): В этой дуге между соплом горелки и электродом образуется электрическая дуга.Газ аргон (плазма), обычно находящийся в камере, ионизируется электрической дугой.
  • Сварка под флюсом (SAW): Используется плавящийся электрод с непрерывной подачей вместе с флюсом. Флюс предотвращает разбрызгивание и искры и становится проводящим в расплавленном состоянии, обеспечивая, таким образом, токовый электрод и путь материала.
  • Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW): В процесс также непрерывно подается флюс на расходные электроды; следовательно, он служит альтернативой SMAW.

Изображение предоставлено: Мати Нусерм, Shutterstock

2. Лазерная сварка (LBW)

Как следует из названия, это процесс сварки плавлением, в котором в качестве источника тепла используется сфокусированный лазерный луч. Высокие уровни нагрева обеспечивают точность, полезную для соединения металлов и полимеров. Это быстрый и автоматизированный процесс, в котором для выработки тепла используется свет.

В отличие от процессов электронно-лучевой сварки плавлением, вы можете выполнять LBW на воздухе вместо вакуума.

3. Процессы высокоэнергетической сварки

Это процесс сварки плавлением, при котором выделяется тепло за счет светового излучения. Чтобы сплавить различные материалы, вы направляете луч света на поверхность материалов, заставляя их нагреться и начать плавиться. Заготовки позже сольются по мере их постепенного остывания.

Это типичные примеры процессов высокоэнергетической сварки плавлением.

4. Электронно-лучевая сварка (ЭЛС)

В процессе электронно-лучевой сварки детали соединяются с помощью высокоскоростных электронов.Электроны выделяют сильное тепло, которое проникает в материалы, превращая их твердое состояние в расплавленное. Сварные швы EBW бывают глубокими и тонкими и могут быть выполнены только при определенных атмосферных условиях.

Кредит изображения: Nordroden, Shutterstock

5. Сварка трением

При сварке трением различные материалы соединяются механическим трением. Существуют различные способы механического трения по алюминию, стали, а иногда и по древесине.

Процесс механического трения сложен. Однако выделяемое вами тепло размягчит оба материала, создавая связь после смешивания и последующего охлаждения.

Существуют различные способы выполнения сварки трением, от которых зависит тип соединений, которые у вас будут. Эти процессы включают:

  • Сварка трением с перемешиванием
  • Сварка трением с вращением
  • Точечная сварка трением с перемешиванием
  • Линейная сварка трением

При сварке трением не требуется защитный газ, флюс или присадочные металлы.Этот процесс идеально подходит для применений, которые считаются легкими, и для несвариваемых материалов, таких как некоторые формы алюминиевых сплавов.

6. Процессы контактной сварки

Это один из самых быстрых вариантов сварки плавлением, который вы можете применить, что делает его предпочтительным выбором для автомобильной промышленности. Сегодня существует два процесса контактной сварки. Это:

Контактная точечная сварка

Он работает, выделяя тепло на двух электродах. Однако процесс склеивания зависит от свойств и толщины материалов.При сварке различных деталей сварочное напряжение ограничивается одной точкой.

Сварка контактным швом

Это форма точечной сварки, которая включает в себя последовательность стыков с чередованием стержней. В нем используются сменные диски для замены электродов для точечной сварки, чтобы соединить материалы вместе.

Изображение предоставлено: Дмитрий Калиновский, Shutterstock

Где используется сварка плавлением?

Сегодня сварка плавлением используется во многих сферах, в том числе в производстве мегаконструкций, таких как корабли, самолеты, сварные трубы, мосты, автомобили и сосуды под давлением.Сварка плавлением также по своей сути используется для герметизации взрывчатых веществ, помимо других функций.

Поскольку при сварке плавлением используется хороший источник тепла, можно относительно легко оплавить толстую часть заготовки. Основные области применения сварки плавлением:

Фьюзинг металлов

Основное различие между сваркой плавлением и пайкой или пайкой — это процесс с высокой температурой нагрева. Пайка и пайка не плавят основной металл, тогда как сварка плавлением иногда должна включать присадочный материал.

Когда различные основные металлы подвергаются воздействию высокой интенсивности нагрева, повышенные температуры создают расплавленное состояние, в котором они соединяются и образуют сварной шов при охлаждении. В результате соединение может быть прочнее, чем у исходных материалов.

В некоторых случаях вы можете использовать давление для выполнения сварных швов самостоятельно или вместе с источником тепла. При плавлении металлов вы можете использовать защитный газ, чтобы предотвратить окисление или загрязнение присадочного металла или расплавленного соединения.

Соединительные полимеры (пластмассы)

Тепло является важным требованием при соединении одного или нескольких пластмасс. Однако это не относится к сварке растворителем, потому что здесь используются клеи. Процесс проходит в три важных этапа.

  1. Подготовка поверхностей. Включает в себя уборку и сушку.
  2. Применение тепла и давления. Он отмечает процесс склеивания, который образует полное слияние.
  3. Охлаждение материалов для создания сплава.В зависимости от исходных материалов может быть определенное место для охлаждения. Однако, поскольку охлаждение также происходит быстро, этот процесс просто применим.

При соединении пластмасс можно использовать методы внутреннего или внешнего нагрева. Полимеры обычно слабее металлов. Следовательно, требуется меньше тепла.

Сварка плавлением для соединения древесных материалов

Сварка дерева также использует тепло, выделяемое механическим трением, для соединения различных материалов.Материалы подвергаются огромному давлению с последующим линейным движением трения для создания тепла, которое прочно связывает детали.

Процесс быстрый и позволяет соединять древесные материалы без использования гвоздей или клея за секунды. Это также лучший способ сохранить деревянную конструкцию и укрепить готовую заготовку.

Преимущества сварки плавлением

  • Простое использование присадочного материала при заполнении большого зазора при соединении различных деталей.
  • Исходная форма материалов значения не имеет. Следовательно, нет необходимости во внешнем давлении.
  • Нет необходимости в подготовке кромок или дизайне, так как они могут повлиять на проникновение тепла.
  • Сварка плавлением позволяет прочно соединить вместе более двух основных материалов.
  • Процесс сварки плавлением быстрый и простой, что делает его лучшим решением для промышленного использования.

Недостатки сварки плавлением

  • Металлы с разными температурами плавления сложно соединять.
  • На сварных деталях видны глубокие зоны термического влияния (HAZ). ЗТВ — самая слабая часть сварной детали.
  • Бывают случаи, когда механические свойства материалов заготовок ухудшаются из-за интенсивного нагрева. Такие случаи случаются при использовании присадочных материалов и различных металлов.

Кредит изображения: Kimtaro, Shutterstock

Часто задаваемые вопросы: что такое сварка плавлением?

Чем сварка плавлением отличается от сварки в твердом состоянии?

Сварка в твердом состоянии требует тесного контакта двух чистых металлических поверхностей для образования металлической связи.Преимущество твердофазной сварки перед сваркой плавлением состоит в том, что ее можно выполнять при температуре ниже комнатной.

Процесс склеивания происходит либо за счет деформации, либо за счет ограниченной деформации за счет диффузии. Диффузия (движения атомов) создаст новые связи между атомами двух исходных материалов.

Что такое электродуговая сварка?

Электродуговая сварка — это соединение двух или более разных металлов. Процесс может осуществляться как с наполнителем, так и без него, а также с приложением внешнего давления.

Каковы основные принципы сварки плавлением?

При сварке плавлением в основном используется источник тепла для выработки тепла, необходимого для поддержания ванны расплава. Вы можете найти различные источники тепла, в том числе газовое пламя или электричество. Однако не все виды сварки плавлением требуют нагрева. Например, сварка давлением может создать прочное соединение при более низкой или комнатной температуре.

Что такое зона сварки плавлением?

Зона плавления — это часть основного материала, оставшаяся после сварки.Зона плавления отмечается началом и концом сросшейся заготовки. Все зоны сварки имеют химический состав смешанных субстратов, которые вы свариваете вместе. В случаях, когда вы используете наполнитель или газовую защиту, зона плавления будет иметь все эти элементы в своем составе, что будет отличать ее от исходных материалов.


Заключение

Наличие всей информации о том, что такое сварка плавлением, поможет понять, когда применять идеальные процессы для того типа сварки, который у вас есть.Сварка плавлением является быстрой и подходит для сварки двух или более разнородных материалов любого веса. Различные методы сварки плавлением можно применять под водой, на воздухе и в вакууме. Он разнообразен и адаптирован для коммерческого использования во многих отраслях.

Сварка плавлением обеспечивает более прочное соединение, поскольку различные материалы соединяются в однородную заготовку. В некоторых случаях склеивающая часть дает более прочное скрепление, чем другие зоны исходных материалов. Само собой разумеется, что сварка плавлением подходит для создания прочных соединений, что позволяет создавать прочные и надежные мегаструктуры.


Изображение предоставлено: Мохамед Адель, Shutterstock

Узнайте о преимуществах сварки пластмасс с помощью лазерной технологии

Лазерная сварка пластических полимеров имеет много преимуществ по сравнению с традиционными методами сварки. Эти преимущества позволяют сваривать детали сложной конструкции и вариации траектории без проблем, связанных с другими методами сварки, такими как фиксированные сварочные пути, механическое напряжение на чувствительных деталях из-за прямого контакта и фиксированная скорость подводимого тепла. Лазерная сварка решает все эти проблемы.

Компания Control Micro Systems (CMS) обладает обширным опытом проектирования и производства систем лазерной сварки для всех типов приложений во многих отраслях промышленности. Наши инженеры могут помочь вам внедрить лазерную технологию для сварки пластиковых полимеров и воспользоваться ее многочисленными преимуществами, такими как:

  • Гибкий рисунок сварного шва. Гальванометры направляют сфокусированный лазерный луч для создания программируемых рисунков сварных швов. Программные элементы управления могут использоваться для ввода практически любого двухмерного пути сварки для сложных конструкций, и эти шаблоны можно быстро изменять для каждой детали без необходимости замены деталей.При необходимости в систему можно интегрировать дополнительную автоматизацию для получения трехмерных сварных путей.
  • Точное расположение сварного шва. Сфокусированное пятно лазера обеспечивает точный контроль нагрева. Размер пятна, глубину фокуса и настройки лазера можно настроить для минимизации зон термического влияния (HAZ). Это особенно удобно при сварке небольших деталей, требующих детализированных зон сварки. Это также полезно в тех случаях, когда сварные детали с швеллерами или другими важными функциональными элементами не могут расплавиться в процессе сварки.
  • Бесконтактная сварка. Лазерная сварка пластмасс — это бесконтактный процесс. Энергия лазера поглощается деталью, а тепло направляется в нужные места. Другие методы сварки требуют прямого контакта с нагретым элементом и используют только теплопроводность для сварки полимера. Процесс лазерной сварки не требует замены деталей и оказывает меньшее механическое воздействие на детали, чем другие методы.
  • Удобство для автоматизации. Лазерная сварка может быть легко автоматизирована, так как всеми аспектами можно управлять с помощью компьютера.Зрение камеры может находить — и даже отслеживать — пути сварки, а положение лазера можно направлять в режиме реального времени, чтобы приспособиться к этим найденным положениям. Другие компоненты движения, такие как столы линейного перемещения, поворотные столики и роботы, также могут быть интегрированы для полной обработки деталей и автоматизации. Одна установка системы лазерной сварки часто может быть разработана для сварки различных типов деталей путем программирования различных процессов автоматизации.
  • Качество шва. В зависимости от свариваемых материалов при лазерной сварке часто получаются гладкие, визуально привлекательные сварные швы, не требующие дополнительной обработки.Герметичные уплотнения и высокая прочность сварных швов также возможны при использовании лазеров для сварки пластиковых полимеров.
  • Лазерная сварка прозрачного пластика, также известная как сварка прозрачного пластика. В медицинской промышленности часто используются специальные лазерные технологии для сварки двух прозрачных пластиков без каких-либо добавок и без изменения цвета.
Специальное приспособление прикладывает давление вниз к деталям, чтобы лазер сваривал пластмассы вместе.

Наиболее важным аспектом при сварке является обеспечение плотного контакта деталей в месте сварки.Это может быть достигнуто за счет специальной конструкции детали или конструкции приспособлений для плотного удержания пластмасс во время сварки. Наши инженеры будут рады обсудить с вами этот вариант.

Видео: Лазерная сварка пластиковых трансмиссионных поддонов

Если ваше приложение особенно сложное, мы также можем обсудить дальнейшие варианты исследований и разработок (НИОКР) в области лазерной сварки. Инженеры нашей лаборатории приложений и команда инженеров-механиков могут вместе с вами разработать систему лазерной сварки, адаптированную к вашим исследованиям и возможным производственным требованиям.Мы также можем разработать для вас общую систему НИОКР по лазерной сварке, если вы хотите самостоятельно изучить эту технологию.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать бесплатную оценку образца!

Поделиться сообщением:

Визуальный анализ сварочных процессов

2. Основы визуализации явлений сварки плавлением

2.1. Общая инструкция по процессу дуговой сварки газом вольфрамом

Основные концепции для изучения процесса дуговой сварки были разработаны до 1970-х годов (Pattee et al., 1973). Наиболее полезные сигналы для понимания процесса дуговой сварки — это напряжение и ток дуги. Однако этих двух электрических сигналов недостаточно для понимания реального процесса. Затем была внедрена техника высокоскоростной съёмки. Самым важным вопросом для получения разумного представления о процессе дуговой сварки является то, как устранить бессмысленный свет от процесса. Дуга излучает очень сильный свет. Этот яркий свет защищает от фактического процесса сварки.

На рисунке 1 показана основная концепция процесса газо-вольфрамовой дуговой сварки (GTAW).GTAW — один из самых простых способов сварки плавлением. Электроны, испускаемые вольфрамовым катодом, сталкиваются с основным металлом. Некоторые части атомов аргона, которые являются обычным неактивным защитным газом, чтобы избежать окисления расплавленного металла, ионизируются в столбе дуги. Столб дуги — это канал тока между катодом и анодом, и он включает такое же количество ионов и электронов. Сильный свет излучается реакцией рекомбинации с ионами и электронами. Понимание распределения плотности тока важно для понимания теплопереноса, а распределение этого излучения предполагает температуру столба дуги.Процесс GTAW реализуется за счет жесткого баланса энергии между катодом, столбом дуги и сварочной ванной. И в каждом регионе происходят очень сложные физические и химические реакции.

Рис. 1.

Схема процесса газовой вольфрамовой дуговой сварки (GTAW).

На рисунке 1 (b) показаны основные типичные области интересов во время процесса GTAW. Есть три основные зоны, такие как основной металл, столб дуги и вольфрамовый электрод. Основной металл имеет три разных региона. Это зона плавления, твердая зона и граница между твердым телом и жидкостью.Пограничная зона является наиболее важной с металлургической точки зрения. Кристаллическая структура на границе становится большой, и в результате меняются механические свойства металла. В этой области возникают некоторые дефекты, такие как раковина или поднутрение. Область плавления, называемая сварочной ванной, сложна. Электроны и атомы ударяются о расплавленную поверхность, а некоторые атомы проникают в бассейн. Поверхность основного металла перед ванной содержит много оксида. Расплавленный оксид также проникает в бассейн. В бассейне и в бассейне происходит множество физических и химических реакций.Быстрый поток жидкого металла также происходит в бассейне и в бассейне.

Ожидается, что вольфрамовый электрод будет неплавящимся катодом. Катод нагревается в основном за счет джоулева нагрева током, проходящим через электрод. Поверхность катода нагревается за счет столкновения атомов и ионов из космоса, а верхняя область, называемая катодным пятном, охлаждается за счет эмиссии электронов. Обычный вольфрамовый электрод содержит несколько процентов оксида тория для улучшения эмиссионной способности. Оксид тория на поверхности катода испаряется во время дугового процесса.Холодная поверхность электрода обычно окисляется. А оксид вольфрама намного легче плавиться и испаряться по сравнению с чистым вольфрамом, тогда некоторое количество оксида вольфрама в 3 или более миллиметрах от верха плавится и перемещается к верху, где возникает дуга. И температура в верхней части достаточно высока, чтобы испарить вторгающийся оксид вольфрама. Испаренный оксид вольфрама легко диссоциирует на вольфрам и кислород. Температура средней области между верхом и областью испарения оксида вольфрама достаточно низкая, чтобы кристаллизовать атакуемый атом вольфрама из космоса.На поверхности катода происходят очень сложные физические и химические реакции. Требуется микроскопическое исследование, поскольку нормальный диаметр вольфрамового электрода составляет 1,6–3,2 мм.

Столб дуги, существующий между катодом и анодом, достаточно горячий, где часто происходят ионизация, диссоциация и рекомбинация. Частицы в этой области нагреваются и заставляются электромагнитным полем. Большая часть энергии передается на деталь за счет движения электронов. Некоторое количество энергии теряется на открытом воздухе из-за излучения и теплопроводности.Свет дуги — это радиационные потери дуги, и частотное распределение излучения имеет важную информацию о характеристиках дуги. Он содержит информацию о распределении температуры в столбце дуги. Приблизительная мощность излучения дуги очень велика и обеспечивает точное наблюдение за поверхностями катода и анода. Передача энергии от дуги имеет решающее значение при формировании сварочной ванны. И передача энергии за счет конвекции становится важной в сварочной ванне по сравнению с теплопроводностью. Общее тепловое излучение от сварочной ванны и твердой поверхности очень мало по сравнению с дугой.Как наблюдать фактическое движение в сварочной ванне и на ней под светящимся столбом дуги — это вопрос, который необходимо изучить (Shaw, 1975; Inoue, 1981; Ogawa, 2011).

2.2. Как получить хорошее изображение

2.2.1. Пространственный эффект

На рисунке 2 показаны основные принципы, показывающие пространственный эффект дугового света. Правильный выбор времени экспозиции, диафрагмы и настройки фильтрации камеры важен для получения высококачественного изображения. Внешний свет обычно используется для улучшения качества изображения цели, в которой есть сильный источник света.Когда область дуги очень мала, как показано на рисунке 2 (а), достаточно обычного источника света. Когда область дуги становится большой, как показано на рисунке 2 (b), требуется более сильный источник света, чтобы получить четкое изображение всего устройства. Некоторые ореолы возникают на дуге и рядом с ней. Однако область дуги также достаточно мала, чтобы получить четкое изображение экспериментальной установки. Когда область дуги становится больше, как показано на рисунке 2 (c), обычного источника света недостаточно, потому что излучение дуги довольно велико. Размер этого рисунка обычно используется для наблюдения за изображениями с высокой скоростью.Нам нужна особая техника для улучшения качества изображения. Подробные сведения о том, как получить высококачественное изображение процесса сварки плавлением, описаны в разделе 3.

Рисунок 2.

Влияние размера на качество изображения.

2.2.2. Основы высокоскоростной обработки изображений

Высокоскоростная видеокамера — это цифровой процессор с огромной памятью. Данные захваченного высокоскоростного изображения обрабатываются как цифровые данные внутри камеры. Глубина захваченных данных в камере обычно составляет от 10 до 14 бит.Однако глубина данных выходного изображения / фильма обычно составляет менее 8 бит, чтобы соответствовать нормальным стандартам изображения / фильма. Объекты в трехмерном пространстве записываются в двумерные цифровые данные. Многие наборы двумерных данных сохраняются время от времени, как показано на рисунке 3 (а). В случае монохромной камеры сохраняется только одна информация о цвете для каждого пикселя. В случае цветной камеры она фиксирует три вида информации о цвете на каждом пикселе. Они красные, зеленые и синие. Сама дуговая лампа содержит диапазоны от ультрафиолетового до инфракрасного.Обычная цветная камера настроена так, чтобы соответствовать человеческим глазам, поэтому свет, который находится вне видимого диапазона человеческих глаз, избегается. Но ультрафиолетовый и инфракрасный свет от дуги настолько сильны по сравнению с обычной сценой, что влияют на цветовой тон захваченного изображения (Ogawa, 2008).

Когда камера настроена на получение четкого изображения дуги, почти весь фон становится черным, как показано на рисунке 2 (c). Одно из простых решений для получения четкого фонового изображения — использование сильного внешнего света. Еще одно хорошее решение — использование узкополосного интерференционного фильтра, который защищает свет дуги и пропускает свет от фона.Спектроскопические данные также полезны для понимания характеристик дуги. Факторы, представляющие интерес для понимания процесса дуговой сварки, — это трехмерная пространственная информация, информация о длине волны и временные изменения, как показано на рисунке 3 (b). Динамический диапазон камеры устройства или глубина изображения также являются важными факторами для точного анализа.

Рисунок 3.

Структуры данных высокоскоростной визуализации.

Изображение объекта только в фокальной плоскости четкое, а яркость захваченных данных выше, чем у изображений вне фокуса.Когда объекты статичны, информацию о дальности можно определить, изменив положение камеры или фокусное расстояние, как показано на рисунке 3 (c). Спектроскопическая визуализация также важна для понимания поведения процесса, как показано на рисунке 3 (d). Если объект стабильный и постоянный, информацию о статическом спектре можно обнаружить, как показано на рисунке 3 (e). Двумерные цифровые данные каждого неподвижного изображения складываются время от времени в случае высокоскоростной визуализации. Сами данные можно рассматривать как данные вокселей, как показано на рисунке 3.Тогда становится возможным статистический анализ, и становится легко выбирать множество точек зрения для анализа всего процесса. Это замечательное преимущество высокоскоростной визуализации для изучения сварочного процесса.

2.2.3. Нелинейность по яркости

Однако нам нужен внимательный выбор и понимание условий наблюдения. Обычный фотоаппарат сделан по человеческому разуму. На рисунке 4 показано влияние времени экспозиции на яркость данных. Один и тот же статический объект снимается при разном времени экспозиции.Следует понимать один важный факт — это эффект темного шума. Некоторые специальные камеры имеют специальную систему охлаждения для сенсорного устройства, чтобы избежать темного шума. Однако обычная высокоскоростная камера не имеет специальной системы охлаждения, поэтому к данным добавляется некоторый темный шум. А на значения влияют температура и время выдержки. Еще один немаловажный факт — это особая процедура подгонки на слишком ярких объектах. Как показано на рисунке 5, в самом высоком диапазоне нет линейности. Этот процесс защищает ореол, и изображение выглядит очень четким.Однако количественный анализ не может быть гарантирован. Соотношение фактической яркости объекта и значения захваченных данных зависит от камеры. Одно из типичных соотношений показано на рисунке 5. Когда мы пытаемся использовать высокоскоростную камеру для количественного анализа, такого как определение температуры, нам нужна точная коррекция нескольких различных температурных объектов перед фактическим наблюдением.

Рисунок 4.

Влияние времени экспозиции на распределение яркости данных.

Рисунок 5.

Типичное соотношение между фактической яркостью объектов и значением данных.

2.3. Радиационное воздействие

Состояние поверхности ванны расплава и твердого металла существенно различается. Поверхность ванны расплава гладкая, как зеркало, из-за поверхностного натяжения, и свет, падающий на ванну расплава, полностью отражается в геометрическом направлении. Напротив, твердая поверхность имеет шероховатую поверхность, и свет, падающий на твердую поверхность, рассеивается в широких направлениях. Это важное отличие для визуализации дуговых явлений. Еще одно важное отличие — эффективность излучения в зависимости от состояния поверхности.Радиация от оксидов больше, чем от чистой поверхности.

Одной из основных целей построения изображения дуги является получение монохроматического двухмерного изображения полихроматического объекта. Распределение оптических частот в соответствующей точке содержит важную информацию о температуре дуги в этой точке, например температуру электронов, температуру атомов и температуру ионов. Нормальное цветное изображение — это отображение цветовой информации из трехмерной сцены на двухмерный кадр.В случае нормального изображения столба дуги, одна точка изображения содержит интегрированную информацию об интенсивности по глубине и интегральную интенсивность по информации о длине волны. Одноцветное изображение, которое означает изображение на соответствующей длине волны, так называемая монохроматическая фотография, и / или эмиссионная спектроскопия, которая измеряет информацию о распределении длин волн в соответствующей точке, необходимы для оценки температуры в этой точке. Это двухмерные данные, и каждая точка имеет информацию об интенсивности.Ситуации тоже вопрос времени. Статические или квазистатические явления не характерны для процессов дуговой сварки, они обычно меняются со временем. Таким образом, также требуется анализ во временной области. Информация во временной области легко записывается в виде временных рядов двумерных данных, как показано на рисунке 3.

Интенсивность данных показывает интегрированные значения по глубине пространства. Измерения плотности изображения, как интегрированная интенсивность по глубине, являются входными данными для интегрального уравнения Абеля.Яркость (на каждой длине волны) получается как функция положения. Локальное соотношение яркости для двух спектральных линий затем дает температуру как функцию положения. Монохроматическое изображение также имеет более прямое значение. Свет дуги является экспоненциальной функцией радиационной температуры. Общая мощность излучения более чем в 1000 раз превышает тепловое излучение расплавленного металла. Это основная трудность одновременного получения четкого изображения и сварочной ванны. Наибольшее значение радиации оценивается по закону Вина.Наибольшее излучение вблизи температуры кипения железа находится в ближней инфракрасной области между 950 и 1000 нм. И излучение дуги в этой области достаточно мало, чтобы получить четкое изображение расплавленного металла. Следующая формула используется для расчета температуры по изображению.

Eλ = 2πhc2λ5 1ehc / kTλ − 1h = 6,6256 × 10−34 Джс (Постоянная Планка) E1E = σ T4 (Закон Стефана-Больцмана) σ = 5,67 × 10−8 Дж · м − 2 · с − 1град − 4 (Постоянная Стефана-Больцмана) E2λmT = 2,898 × ​​10−3 м град (Закон перехода Вина) E3I = A T2 exp (−eϕ / kT) (Теория Ричардсона) eϕ = работа выхода k = 1 .387 × 10−23 Дж · К − 1 (постоянная Больцмана) E4 (4)

2.4. Спектроскопическое и монохроматическое изображение

На рисунке 6 показаны примеры изображений дуги аргона на мягкой стали и нержавеющей стали SUS304. Снимки слева — это изображения с переэкспонированием. Информация столба дуги насыщена, но изображение катода четкое. Сварочная ванна и основной металл могут быть обнаружены. На изображениях справа время экспозиции слишком мало для определения всей поверхности катода, но можно распознать форму плазмы и пары металла из сварочной ванны.Снимки в средней части соответствуют условиям камеры для распознавания целых частей.

Хороший способ улучшить качество изображения — использовать узкополосный круговой фильтр. На рисунке 7 показано влияние полосового фильтра на изображения дуги. На рисунке 7 (а) показано нормальное цветное изображение, которое снижает интенсивность всех длин волн с помощью фильтра ND (нейтральной плотности). Изображения с разной длиной волны сильно различаются, но все изображения получены при одинаковых условиях сварки.

Рисунок 6.

Пример изображения аргонной дуги на металлических пластинах.

Спектроскопические измерения состояния плазмы необходимы для понимания температуры плазмы. Температура плазмы является ключевым элементом для понимания баланса энергии и массы в процессе дуговой сварки. Проблемой для спектроскопического исследования процесса дуговой сварки является наличие паров металла от детали и электрода. Потенциал ионизации металла намного меньше защитного газа. Пар металла влияет не только на ионизацию плазмы, но и на перенос энергии в пограничных областях между плазмой и электродами.Решетчатый монохроматор обычно используется для записи спектров репрезентативных дуг. Сила излучения является функцией длины волны и зависит от температуры частицы. Типичные линейчатые спектры из-за перехода уровня энергии указывают вероятностное число температуры. В случае дуги, экранированной аргоном, подходящие линии в спектрах Ar I (нейтральный) и Ar II (однократно ионизированный) идентифицируются, измеряются и используются для определения средней температуры компонентов из уравнения Саха, распределения Больцмана и закона излучения с помощью двухстрочный метод.Отношение типичных двух спектров указывает на температуру, и этот метод является хорошим способом уменьшить ошибку измерения, вызванную измерительным устройством, например потерю пропускания линзы и чувствительность сенсорного устройства.

Рисунок 7.

Пример одноцветного изображения.

Такая же тенденция и для термометрии. Монохроматическое изображение используется для определения точки измерения спектроскопии, а также для определения пространственного распределения излучения. Спектроскопия с помощью призмы — это самый простой способ измерить взаимодействие между излучением и веществом в зависимости от длины волны, но разрешение намного меньше по сравнению с решетчатым монохроматором.На рисунке 7 показаны типичные цветные изображения, одноцветные изображения и спектроскопические изображения для нескольких защитных газов. Одноцветное изображение на 694 нм и спектроскопическое изображение вдоль центральной линии центра факела одновременно захватываются одним и тем же объективом. Изображение через объектив разделяется призмой. Половина света проходит через полосовой фильтр 694 нм. Другая половина изображения проходит через специальную призму, которая называется Imspector, и достигает чувствительного устройства. В обеих камерах используются монохромные сенсорные устройства.Спектроскопические изображения показаны с помощью псевдоцветной системы для выявления количественных различий. Гелий имеет несколько спектров, поэтому его можно использовать для определения действительной длины волны в горизонтальном положении. На чувствительность датчика изображения влияет длина волны. Обычно это самое высокое значение в диапазоне от 500 до 700 нм. Чувствительность свыше 900 нм составляет одну четверть видимого диапазона или меньше. Чувствительность на коротких волнах менее 400 нм также низкая. На уменьшение потерь линзы также влияет длина волны.Поэтому точное количественное сравнение затруднено без корректировки чувствительности и разрешения. Однако качественное рассмотрение становится проще с помощью спектроскопической визуализации.

Динамический диапазон глубины данных и диапазон оптических частот являются наиболее важными факторами при использовании измерений. Динамический диапазон в компьютерном зрении означает глубину данных, а общая глубина данных составляет 8 бит. Глубина данных 8 бит совершенно мала для оптической диагностики. Обычно требуется более 12 бит. Другой важный динамический диапазон — это чувствительность устройств формирования изображения твердых тел, таких как ПЗС (устройство с зарядовой связью) и КМОП (дополнительный металлооксидный полупроводник).Нормальный динамический диапазон ПЗС-камеры составляет порядка 10 3 . Это значение намного меньше для точных измерений. КМОП-камера со специально настроенным электронным устройством для чувствительности в широком динамическом диапазоне 10 10-12 доступна для использования. Однако глубина данных по-прежнему является важным фактором защиты научного использования. Практические методы использования твердотельных устройств для визуализации: (1) использование хорошо спроектированного оптического фильтра, (2) управление временем и продолжительностью срабатывания затвора, (3) использование широкого динамического датчика и (4) коррекция данных изображения, снятых с помощью различные условия захвата, такие как выдержка, диафрагма и различные фильтры нейтральной плотности.

Рис. 8.

Влияние газосодержания на состояние плазмы дуги.

3. Наблюдение переходной характеристики

3.1. Наблюдение метастабильной стадии зажигания дуги

В процессе GTAW обычно используются аргон и гелий. При гелиевой дуговой сварке на сварочном валике и вокруг него появляется много грязи. Это довольно простой признак испарения металла во время дуговой сварки. У металла гораздо меньший потенциал ионизации по сравнению с аргоном или гелием. Поэтому влияние паров металла на свойства дуги и впоследствии на конфигурацию сварного шва изучается с 1950-х годов (Pattee, 1973).Эмиссионная спектроскопия и монохроматическое изображение использовались для определения присутствующих и распределения заметных металлических частиц в дугах.

До начала процесса сварки температура основного металла и вольфрамового электрода такая же, как в помещении. Температуры основного металла и вольфрамового электрода быстро повышаются. Однако у них есть некоторая теплоемкость, поэтому есть ветоши для поддержания стабильной температуры. Высокоскоростное видео — хороший инструмент для захвата динамического поведения.Но не очень хорошо показывать фильмы, чтобы понять динамическое поведение. Захват видео длится очень быстро. Но просмотр отснятого фильма занимает довольно много времени. Другая проблема — демонстрация поведения динамического отклика. Показывать подсказку с изображением в порядке времени — это один ответ, но трудно определить количество отображаемых изображений и временной шаг. Использование штрихового изображения в важном месте — хороший ответ, чтобы сразу понять динамическое поведение, как показано на рисунке 9. Вертикальная линия на центральной линии электрода проведена по времени.На верхней временной диаграмме показано динамическое поведение центральной линии между началом дуги и 15 секундами позже. Сильно меняется поведение в первые 1 секунду. Для стабилизации состояния требуется около 4-5 секунд. На втором верхнем рисунке подробно показано поведение переходного состояния. На третьем и четвертом изображениях показано поведение горизонтальных линий на кончике катода и на 0,5 мм ниже кончика катода. Эти изображения показывают поведение плазмы. Эти изображения полос — хороший способ качественно понять время отклика.Изображения, показанные справа, представляют собой одноцветные изображения при 694 нм. Их принимают одновременно. Снимки с разной длиной волны — хороший способ рассмотреть реальное поведение процесса. Когда состояние катода становится стабильным, верхний диапазон катода становится ярче. Оксид вольфрама на поверхности становится влажным в этой области, потому что температура вольфрамового электрода становится достаточно высокой для плавления оксида вольфрама на поверхности и вблизи нее. Это высокоскоростное изображение показывает от зажигания дуги до стабильной стадии.Однако скорость видео и разрешение изображения недостаточны для понимания реального динамического поведения.

Рисунок 9.

Типичный пример GTAW на стадии зажигания дуги.

3.2. Качественные методы для отображения переходных явлений

На рисунке 10 показаны примеры сверхвысоких изображений, снятых со скоростью 54k кадров в секунду (fps). Картинка перед №1 абсолютно черная. Есть большая разница между изображениями №1 и №2. Между электродом и основным металлом в No.1 изображение. Этот коричневый цвет, окутывающий верхнюю часть электрода, ярче, чем остальная часть. А на основном металле показаны три ярких пятна. Эти три пятна имеют синий цвет, который является цветом рекомбинации паров металла. На снимке №2 осталось одно светлое пятно. Зона синего цвета выглядит так, будто полярное сияние занимает почти все пространство между электродом и основным металлом. Зона коричневого цвета исчезла. На верхнем месте электрода появляется одно яркое пятно. В момент зажигания поведение дуги резко меняется.Использование более высокой скорости видео лучше для анализа в этот период зажигания дуги, но эта скорость видео является самой высокой в ​​этом пространственном разрешении (320×256 пикселей) этой высокоскоростной камеры. Картинки среди №3 и №12 выглядят практически одинаково. Это еще одна проблема, когда мы рассматриваем процесс на основе захваченного высокоскоростного видео. Время записи сверхвысокоскоростного видео составляет несколько секунд, но для просмотра всего видео требуется слишком много времени. Еще одна неприятная проблема — много времени, чтобы сохранить данные на жестком диске. Одним из решений для распознавания типичного переходного поведения является преобразование сложенных изображений в полосовое изображение, которое содержит важную информацию о временном отклике.

Рис. 10.

Временной ряд высокоскоростного видео на стадии зажигания дуги.

На рисунке 11 показан пример преобразования фильма в неподвижное изображение. Левый снимок — типичный выстрел на стадии зажигания. Это типичный случай зажигания дуги. Дуга загорается на воздухе, защитный газ отсутствует. Катод и анод легко окисляются, и их реакции выделяют много тепла. Зажигание дуги при хорошем экранировании показано на рис. 12. В этом случае дуга очень стабильна, но в первые 5 мс происходит резкое ее поведение.

Скорость видео 250 кадров в секунду, как показано на рисунке 9, недостаточна для понимания фактического зажигания дуги, потому что только два изображения на стадии зажигания дуги могут быть сняты с этой скоростью видео. Сверхвысокая скорость видео, показанная на рисунках 11 и 12, указывает на то, что в течение первых 5 мс появляется довольно сложный ответ. Для понимания точного переходного режима требуется высокая скорость видео, но переходные состояния сварочного процесса случаются только в коротком временном диапазоне. Процесс сварки обычно длится от 10 до 100 минут.И некоторое неожиданное переходное поведение во время устойчивого состояния также происходит за короткое время. Следовательно, для высокоскоростного видео требуется очень большой объем памяти.

Рис. 11.

Пример временных диаграмм для распознавания стадии зажигания дуги в воздухе.

Рис. 12.

Методы демонстрации поведения процесса GTAW в гелиевом экране.

Использование статистических данных по оси времени — еще один хороший способ понять пространственное поведение. Высокоскоростная камера делает много снимков во временных рядах. Выбор самого яркого значения, среднего значения и / или отклонения для каждого пикселя дает нам хорошую информацию.На рисунке 12 (а) показано максимальное значение во время стадии зажигания дуги 5 мс. Полная временная диаграмма для этой продолжительности начала дуги в течение 15 мс показана на рисунке 12 (d). Картина максимальных значений дает нам типичную количественную информацию о пространственном поведении. Расположение брызг указывает на размер частиц, скорость и направление полета с их происхождением. Размеры и положение анода и катода видны как светлая зона. Изображение среднего значения почти такое же, как и нормальное неподвижное изображение. Изображение стандартного отклонения указывает на активные области.Изображение максимальных значений подчеркивает особую ситуацию типа распыления. Таким образом, это изображение полезно для определения места, где существует несколько ненормальная ситуация. С другой стороны, изображение стандартного отклонения обычно скрывает одноразовое нерегулярное событие.

Рис. 13.

Примеры методов рисования для отображения времени отклика.

Полосовое изображение удобно для быстрого понимания времени отклика. И существует множество точек зрения, позволяющих получить ценную информацию о времени отклика, как показано на рисунке 13.Один из них — проверить типичную линию, подобную центральной линии катода, как показано на рисунке 13 (d). Процесс дуги обычно предполагает цилиндрическую симметрию, однако это предположение всегда неверно на стадии зажигания дуги и при неправильных условиях сварки. Эти условия являются основными случаями, когда нам необходим анализ с помощью высокоскоростной камеры. Однако разница между изображением полосы максимального значения и изображением на центральной линии дает много полезной информации для анализа. Полосное изображение среднего значения также важно для распознавания глобальной временной реакции процесса.Изображение с вертикальной полосой просто сравнить с изображением с горизонтальной полосой. На горизонтальной полосе есть три типичных области: катодная, плазменная и анодная. Они показаны на рисунке 13 (d \ ‘, g, h и i) соответственно. Изображения типичных моментов очень важны для понимания процесса. Мы можем реконструировать трехмерное поведение процесса, чтобы использовать типичные особенности полосатых изображений в нашем мозгу. Однако нам нужны другие изображения для реконструкции пространственных объектов.

Рисунок 14.

Примеры методов отображения типичных символов.

На рисунке 14 показано синтезированное изображение, состоящее из различных изображений признаков. На рис. 14 (б) синим цветом показаны средние значения сложенных изображений. На рисунке 14 (c) одно временное свойство выделено красным цветом, используемые значения — это максимальные значения минус среднее значение. Рисунок 14 (d) показывает отклонение зеленым цветом. Рисунок 14 (а) представляет собой собранное изображение среди этих трех цветов с разными характеристиками. Этот вид синтетического изображения, содержащего различные признаки, помогает понять пространственные свойства в любые периоды.Обсуждение этого параграфа носит несколько деликатный или качественный характер. Достоинством использования высокоскоростной камеры является то, что огромные объемы данных получаются в цифровом виде, и в этой области ожидается количественный анализ.

На рисунке 15 показана временная характеристика неподходящих условий сварки. Поведение стадии зажигания дуги почти такое же, как и в подходящем состоянии. Потому что высокочастотный источник питания способствует зажиганию дуги. Но сила тока слишком мала, чтобы нагреть катод до температуры и поддерживать устойчивую дугу. Когда высокочастотное питание отключается, катодное пятно (область зажигания дуги) начинает перемещаться неравномерно.Он становится стабильным через 243 мс зажигания дуги. Однако на плече катода остается пятно дуги. В этом случае делается одноцветное изображение 957 нм, чтобы получить хороший контраст, чтобы показать дугу и катодное пятно. Реакции на катоде и аноде выделены зеленым цветом, а реакция в плазме — красным. Цветовой тон подсказывает место происшествия.

Цветное изображение содержит много информации. Но цвета, захваченные камерой, имеют разные характеристики. Изображение, снятое обычной цветной камерой, настраивается под человеческую чувствительность на естественной сцене.Излучение от дуги имеет дискретный линейчатый спектр. Поэтому цветовой оттенок полученного изображения дуги сильно различается в зависимости от производителей и типов датчиков. Обычно мы используем наборы цветов (R, G, B) на изображениях. Некоторые камеры используют цветовую систему (Y, U, V) для обработки данных в камере. Цветовая система YUV подходит для естественной сцены, которая имеет постоянное свойство по частоте цвета. Цветовые тона процесса дуговой сварки различаются в зависимости от типа камеры. Некоторые хорошие камеры имеют возможность корректировать цветовые тона, но очень сложно добиться одного и того же цветового тона с разных камер.

Рис. 15.

Примеры временной реакции на катод неподходящей геометрии.

3.3. Количественные методы для отображения переходных явлений

Яркость — это только кажущиеся количественные данные на первом этапе анализа. Многие количественные элементы, такие как размер катода и распределение яркости катодного пятна, максимальная яркость дуги, размер области дуги, распределение яркости в дуге, размер ванны, средняя яркость ванны, скорость потока металла в ванне и т. Д. Яркость хорошая индикатор, чтобы подобрать необычную особенность.Одна из проблем при анализе собранных данных — это глубина данных. Нормальная глубина данных составляет 8 бит, это означает, что цифровой диапазон значений яркости составляет от 0 до 255. Этот диапазон данных настолько мал для реального процесса дуговой сварки. Когда мы фокусируем анализ на периоде зажигания дуги, значение яркости основной цели на этом этапе меньше, чем в установившемся режиме.

Рисунок 16.

Временная характеристика яркости в каждом кадре.

На рисунке 16 показан пример значений яркости. На этом рисунке показано максимальное значение (вверху), 50-е значение сверху, 1000-е значение сверху и средние значения для каждого цвета.Условия камеры настроены так, чтобы получить четкое изображение брызг во время периода зажигания дуги, поэтому используется скорее условие переэкспозиции, и некоторые данные в яркой области являются насыщенными. На графике отображаются первые 1000-е данные, и многие из топ-50-х данных также показаны на рисунке. Размер данных этого видео составляет 320×256 (= 81 920 элементов), то верхние 1000-е данные означают верхние 3% значения. В этом смысле условия захвата этого рисунка почти лучше всего понять на стадии зажигания дуги. На рисунке 16 также показана яркость на конечном этапе.Яркость увеличивается со временем, пока не станет стабильной. Итак, все верхние значения насыщены. Излучение плазмы внезапно прекращается с гашением дуги, однако много горячих частиц остается в космосе. Излучение паров горячего металла появляется только на этой конечной стадии, как показано на рисунке 12 (h), поэтому среднее значение синего цвета увеличивается в этот конечный момент.

Среднее значение низкое по сравнению с верхними значениями, потому что оно содержит низкие значения на темном фоне. На рисунке 17 показана разница среднего уровня для всего изображения и на дуге и соответствующей области.Тенденция обоих данных почти одинакова, за исключением чувствительности к изменению. Источник питания использует инверторное управление на высокой частоте. Яркость дуги изменяется с этой частотой, а частота близка к скорости захвата изображения 54kfps. Таким образом, возникает некоторая интерференция, как показано на рисунке 17 (b). Однако размер области цели почти такой же, поэтому среднее значение для всего изображения имеет определенный смысл. Также выполняется спектроскопическая визуализация с высокой скоростью, но скорость видео составляет 2kfps. Временные диаграммы горизонтального распределения показывают разницу.Излучение за счет рекомбинации атома необходимо при зажигании дуги до образования иона.

Рисунок 17.

Примеры яркостных характеристик.

Оценка температуры катода и анода важна для понимания процесса сварки. Использование значения теплового излучения — хороший способ оценить распределение температуры, даже если оно обычно превышает оценку температуры из-за воздействия дуги. Другой способ оценить температуру катода — использовать размер площади катодного пятна. Электронная плотность является функцией температуры, поэтому оценка средней температуры катодного пятна становится возможной, если мы посчитаем размер этой области по изображению.На рисунке 18 показано влияние содержания газа на температуру катода. Катодное пятно в аргоне сосредоточено на острие. Размер пятна увеличивается с добавлением гелия. Размер катодного пятна внезапно увеличивается, когда содержание гелия превышает 25%. Температура катода становится высокой с увеличением размера катода. Это резкое изменение вызвано охлаждающим эффектом электрода. Когда катодное пятно небольшое и располагается сверху, ток, проходящий через конусообразный электрод, эффективно нагревается за счет концентрированного тока в конусообразном электроде.Эффект охлаждения также эффективен за счет теплопроводности в конусе. Когда катодное пятно увеличивается за счет добавления гелия в аргоне, эффективность нагрева снижается. Нагрев за счет столкновения горячего гелия на верхнее положение электрода также увеличивается.

Рис. 18.

Влияние содержания газа на поведение дуги.

Рис. 19.

Влияние давления на поведение дуги и температуру электрода.

Изменение температуры в зависимости от давления окружающей среды также оценивается, как показано на рисунке 19.Защитным газом в этом случае является чистый аргон, но в этом случае аргон используется в экспериментальной камере давления. Таким образом, нет потока аргона по электроду, отсутствует охлаждающее действие защитным газом. И система охлаждения катода отличается, это реакции, при которых температура катода в атмосферных условиях выше, чем температура, показанная на рисунке 18. Аргонная дуга при низком давлении выглядит как гелиевая дуга в атмосферных условиях.

На рисунке 20 показан динамический отклик теплового излучения.Оба электрода вольфрамовые. Верхний — катодный, нижний — анодный. Этот фильм снят с помощью интерференционного фильтра 532 нм. Псевдо-цветной дисплей выбран для отображения разницы яркости, потому что глубина данных этой высокоскоростной камеры составляет 10 бит. Много тепла теряется из-за испускания электронов на катоде. Анод нагревается за счет столкновения электронов. По этой причине анод намного ярче катода. На рисунке 21 показано влияние длины волны на яркость. Верхние изображения показывают исходное монохромное изображение, а нижние изображения — псевдоцветное изображение.Тепловое излучение на короткой длине волны намного меньше по сравнению с длинной волной, потому что максимальное излучение происходит на длине волны 950–1100 нм. Для каждой длины волны задаются правильные значения условий захвата. Яркость также нормализована, поэтому контурная линия показывает приблизительное распределение яркости.

Рисунок 20.

Динамический отклик теплового излучения.

Рисунок 21.

Влияние длины волны на излучение.

Оценка температуры по яркости — простой метод.Но исправить полученные данные сложно. Есть много неизвестных факторов, которые необходимо исправить. Один простой способ исправить данные — использовать данные в области затвердевания. Скрытая теплота затвердевания вызывает некоторые типичные особенности в этой области. Когда данные яркости представлены в виде временной диаграммы, то же значение сохраняется на стадии затвердевания, как показано между точками b и c на рисунке 22. Период между «a» и «b» — стадия плавления без влияния дуги. Падение значений от стадии дуги к стадии отсутствия дуги составляет около 1500 в точке D, 1000 в точке C и 750 в точке A.На эти значения влияет излучение дуги. Точка А не плавится. Затвердевание начинается в точке b и заканчивается в точке c, когда почти весь металл около точки c затвердевает. Данные за период таяния, который находится между «a» и «b», почти одинаковы. Данные о яркости увеличиваются, когда начинается затвердевание, поверхность твердого тела шероховатая и покрыта оксидом, поэтому эффективность излучения выше, чем в жидком состоянии. Одна из проблем заключается в том, почему данные яркости в точках C и D различаются. Время затвердевания больше в точке D, это разумно, потому что теплоемкость на площади жира выше.

Рисунок 22.

Измерение температуры поверхности.

Рисунок 23.

Пример одноцветного видео для каскада зажигания дуги.

На рисунке 23 показано распределение температуры, рассчитанное по данным яркости. В этом случае в качестве защитного газа используется аргон, и выполняется сварка валиком на пластину. Используемые полосовые фильтры 957 нм и 970 нм. Условия съемки устанавливаются так, чтобы яркость на вольфрамовом электроде становилась чуть ниже насыщенности. Причина, по которой используется длина волны, близкая к длине волны, заключается в оценке влияния излучения дуги.Расчетные результаты для обоих случаев практически одинаковы. Температура в верхнем положении становится высокой на ранней стадии зажигания дуги. Дуга концентрируется вверху, поэтому температура становится высокой. Через 2–3 секунды температура стабилизируется. Значения температур выше, чем на рисунке 18. Необходима разумная корректировка данных яркости.

На рисунке 24 показано распределение температуры нижней поверхности сварочной ванны. Здесь нет воздействия излучения дуги, и в этом случае четко видна граница между жидкостью и твердым телом.Температуру плавления можно использовать для корректировки данных яркости по температуре. Яркость на сплошной области выше, чем на сплошной, поэтому для определения значения температуры используются другие формулы подгонки. Внутри области красного цвета находится ванна расплава, а справа показано точное распределение температуры по сварочной ванне. Верхний рисунок показывает начальную стадию сварки, а нижний — распределение в установившемся режиме. Длина сварочной ванны увеличивается.

Рисунок 24.

Псевдоцветное изображение распределения температуры.

4. Анализ установившегося состояния

4.1. Влияние активного флюса на поведение дуги

На рисунке 25 показано влияние активного флюса на поведение сварочного процесса. Верхние изображения сняты в наклонном положении. Нижние снимки сделаны в горизонтальном положении, чтобы увидеть пары металла в бассейне. Основное отличие — это размер анодной области. Площадь анода для нормальной сварки широкая. Анодная область для активного флюса узкая, и на анодной области видна струя пара. Следующее отличие заключается в расположении цвета металлических паров на катоде.Пары металла в дуге понижают температуру плазмы, поскольку потенциал ионизации металла намного ниже, чем у аргона и гелия. А металлический пар полностью ионизируется в дуге. Ион металла движется к катоду электрическим полем. Площадь анода для активного потока очень узкая. Это означает, что электрон сжимается до этого размера, и почти все электроны сталкиваются с этой областью. Напротив, в нормальном случае электрон распространяется на широкую площадь анода.

На рисунке 26 показан динамический отклик поведения дуги от нормальной области до области, где окрашен активный флюс.Дуга начинается слева (нормальная область) направо (активная область потока). Площадь анода на нормальном корпусе широкая. Когда сварочная ванна достигает области активного флюса, расплавленный активный флюс проникает в ванну. А область анода отодвигается к тыльной стороне из-за проникновения слоя флюса. Верхние изображения и нижние изображения были сняты камерой разных производителей. Изображения, снятые камерой на рис. 26, также изготовлены другим производителем. Угол конуса электродов, обработка поверхности и зафиксированная дата такие же, но условия сварки и материал такие же.Цвета этих картинок очень разные. Еще одно различие между нормальной дугой и активным флюсом — это поведение ванны. Переднее положение бассейна становится ближе на корпусе активного флюса. При этом длина бассейна не меняется, поэтому при активном потоке конец бассейна перемещается назад. Уровень вибрации увеличивается при активном потоке, образуется много мелких волн.

Рисунок 25.

Влияние активного флюса на процесс дуги.

Рис. 26.

Влияние активного потока на поведение дуги и ванны.

Рисунок 27.

Влияние активного потока на плазму дуги.

На рисунке 27 показаны типичные изображения конфигурации плазмы и распределения спектра в псевдоцвете. Дуга генерируется в аргоне. Слева представлены одноцветные изображения при 950 нм, в этом диапазоне нет сильных спектров для аргона, для нормальной нержавеющей стали и нержавеющей стали с активным потоком. Эти изображения отображаются в псевдоцвете, чтобы усилить разницу в обоих условиях. Это одноцветные изображения, и более яркая точка указывает на более высокую температуру.На верхнем правом рисунке показано распределение спектра вдоль центральной линии катода при нормальной сварке. Нижний правый рисунок показывает разницу между нормальным случаем и активным потоком. Область, в которой яркость нормальной пластины выше, чем яркость активного потока, отображается зеленым цветом. Красный цвет показывает обратный случай. Интенсивность показывает величину разницы яркости. Излучение от нормальной пластины возле ванны расплава больше. Напротив, яркость активного потока выше на поверхности электрода и во внешнем пространстве основной плазмы, как показано красным цветом.Излучение из области активного потока вблизи поверхности очень мало.

Фактический физико-химический процесс влияет на яркость. Яркость на катоде низкая. При просмотре обычного видео человеческим глазом сложно распознать разницу. Однако есть некоторая разница частот в пространстве и / или времени. Псевдоцветное отображение — хороший способ показать пространственную разницу, как показано на рисунке 28 (a, b). Небольшая разница из-за химической реакции также может быть извлечена, как показано на рисунке 28 (c, d). Расплавленный оксид тория на электроде перемещается из верхней стороны в верхнее положение.Поведение этой химической и физической реакции становится видимым после некоторой численной обработки. Эти реакции остаются свидетельством на электроде. Эти доказательства можно наблюдать с помощью SEM и EDM.

Рисунок 28.

Влияние кислорода на реакции на катоде.

4.2. Влияние силы тяжести на поведение дуги

На рисунке 29 показано влияние силы тяжести на процесс сварки. Высокоскоростное видео снимается с помощью эксперимента с башней. Высота зоны свободного падения 10 м, длительность микрогравитации 1.3сек. Этот период времени короткий, но его достаточно, чтобы обнаружить переходное движение от нормального состояния гравитации к состоянию микрогравитации. Нет ограничений по времени для продолжения процесса сварки до испытания на удар. Форма расплавленного металла явно зависит от силы тяжести. Нет видимых изменений в потоке расплавленного металла по сварочной ванне. Однако сила инерции действует на поток металла, и время действия силы инерции неизвестно. Период восстановления для уравновешивания статических сил завершается через 10 мс, а некоторая вибрация из-за перебега остается около 10 мс.

Рис. 29.

Результаты эксперимента с башней для падения.

4.3. Высокоскоростная визуализация переноса металла в процессе GMAW

Высокоскоростная визуализация процессов плавления проволоки и капельного переноса проводилась в течение длительного времени. Визуализация силуэта с использованием сильного внешнего света была важна для наблюдения за переносом металла во время процесса газовой дуговой сварки (GMAW). Процесс GMAW имеет периодические колебания при переносе металла. Использование полосовых фильтров в ближней инфракрасной области спектра становится удобным, поскольку они содержат информацию о температуре (Ogawa, 2004).

На рис. 30 показан типичный перенос металла при сварке GMA с помощью интерференционного фильтра 950 нм без внешнего освещения. Построение полос также полезно для демонстрации динамического поведения. Реакции на границе раздела плазма / металл включают удаление кислорода на аноде, а также разряд и захват ионов кислорода на катоде. На рис. 30 показана реакция проникновения кислорода в расплавленный металл в расплавленной проволоке. Комбинация проникшего кислорода и углерода в проволоку образует газообразный оксид углерода. Газ резко расширяется из-за высокой температуры и взрывается по пути к заготовке.На изображении полосы показаны точки разбрызгивания и необычная ситуация. Брызги распознаются как линии шипов, выходящие за пределы центра провода, а скорость полета определяется как угол его геометрического места. Резкое расширение капли распознается как узел неправильной формы. Эта сцена автоматически определяется обработкой изображения этой фигуры. Достоинством высокоскоростной системы визуализации является то, что она использует цифровые данные; поэтому эффективный анализ может выполняться автоматически (Ogawa et al., 2003).

Одноцветное видео — это своего рода тепловизионное изображение, которое отображается в псевдоцвете, чтобы подчеркнуть физические изменения.Катодное пятно существует в первом кадре. Плавящаяся часть в верхней части проволоки увеличивается, и область между этой плавящейся частью и сплошной проволокой становится более тонкой. Плотность тока в этой тонкой части становится высокой, и температура в этой области быстро увеличивается. В этой области также действует сила сжатия. Сочетание этих сил приводит к высвобождению металла. Вскоре между новым наконечником и каплей образуется дуга с небольшими брызгами. Этот набор изображений дает визуальное представление о режимах передачи в GMAW.

Рис. 30.

Временная диаграмма для выявления ненормального состояния.

4.4. Высокоскоростное отображение процесса лазерной сварки

Лазерная сварка — это метод высокоскоростной сварки. Гибридные системы, такие как гибридная лазерная дуга и гибридная лазерная горячая проволока, часто используются для повышения эффективности соединения больших конструкций. Для нормального наблюдения за процессом дуговой сварки используется фиксированная система горелок. Заготовка движется во время сварки. Высокоскоростная камера тяжелая и большая, чтобы носить ее с лазерным фонариком. Когда движущийся объект фиксируется фиксированной камерой, объект, за которым нужно наблюдать, перемещается по сцене, как показано на рисунке 31 (a).Реконструировать сцену как систему статического факела легко, как показано на рисунке 31 (b). Однако для этой системы требуется широкий диапазон размеров изображения. Статическая система координат позволяет сохранить размер изображения и / или улучшить пространственное разрешение, как показано на рисунке 31 (c).

Система перемещения горелки имеет хорошие возможности для представления информации о качестве всего результата сварки, как показано на рисунке 32. Эти изображения получены с использованием информации гистограммы. Источники света имеют несколько сведений об их происхождении, и они фигурируют в статистических характеристиках.Поведение дуги, дыма и брызг, по-видимому, определяется статистическими характеристиками. Сам лазер невидим. Но лазер действует на дым и шлейф, и его стоимость меняется. Таким образом, лазерный канал может быть показан из восстановленного изображения, как показано на рисунке 33. Рисунок 33 показывает псевдоцветное отображение изображения среднего значения, исходного изображения среднего значения и изображений отклонения, соответственно. Канал лазерного луча виден на этом рисунке.

Рисунок 31.

Сравнение систем координат.

Рисунок 32.

Примеры методов визуализации ..

Рисунок 33.

Статистическое изображение гибридной лазерной дуговой сварки.

4.5. Мониторинг и оценка процесса GTAW.

На рисунке 34 показана система обучения сварщиков стыковой сварки тонкой нержавеющей стали с одной стороны. Эта система использует четыре камеры для определения квалификации сварщика. Сварочные испытания проводятся вручную. Камера горелки фиксирует сварочную ванну и дугу. Камеры 2 и 3 закреплены на каретке для захвата положения поверхности и дна сварной пластины.Камера 4 — это стационарная камера для наблюдения за движением сварщиков. Камера 3 — самая важная камера для определения качества сварки. Эта камера фиксирует состояние донного бассейна, а система показывает проанализированное состояние вскрытого состояния звуком в реальном времени. Пять тонов используются для того, чтобы заметить сварщику фактическое состояние. Сварщик может наблюдать за нижним положением на маленьком ЖК-мониторе внутри крышки. Этот монитор отображает только изображение с камеры 3. Сигналы напряжения и тока также записываются и отображаются на экране в цвете.Когда сигнал выходит за пределы допустимого диапазона, нормальный зеленый цвет меняется на красный. Собранные данные хранятся в папке данных. В этот же момент наставник сварщика рассказывает сварщику о важных моментах, и этот голос также записывается в системе. Сварщик может наблюдать за своей работой, чтобы выбрать свои данные. Практически те же функции воспроизводятся системой с указанием голоса наставника. Несколько справочной информации по работе наставников и редакционные видео хранятся в справочной папке.Стажер может посмотреть справочное видео в любое время. Таким образом, он может изучить свое мастерство без каких-либо стрессов, связанных с реальной сваркой. Другая цель этой системы — изучить взаимосвязь между сигналами напряжения и силы тока, изображением с камеры фонаря и проникаемой ситуацией. Для улучшения алгоритма оценки были получены данные более 200 сварщиков нескольких сварочных компаний по изображению с камеры горелки и электрическим сигналам ручной сварки. Те же данные о работе автоматической сварки также получены в различных режимах сварки.Оценка качества сварного шва с помощью одной камеры становится возможной, если характеристика сварщика была сохранена в базе данных. В реальном производственном процессе используется одна система камер, и весь ручной процесс записывается для оценки качества продукции.

Рисунок 34.

Учебная машина GTA-сварщиков по односторонней стыковой сварке с проплавлением.

2. Явление рекристаллизации во время прокатки

Статическая рекристаллизация, вероятно, является предпочтительным явлением для сталей во время черновых проходов, а для простых углеродистых сталей она продолжается и между чистовыми проходами.Статической рекристаллизации способствует низкий уровень легирования и высокие температуры, деформации и скорости деформации.

Возврат подавляется во время чистовых переходов, но поскольку плотность дислокаций увеличивается из-за наклепа при чистовой прокатке, динамическая рекристаллизация (рис. 3) начинается после превышения критического значения деформации ε C . Динамическая рекристаллизация отчетливо проявляется по зеренной структуре типа ожерелья. После динамической рекристаллизации во время прокатки рекристаллизованные зародыши продолжают расти после завершения деформации, что приводит к явлению, называемому метадинамической рекристаллизацией.

Рисунок 3.

Распределение напряжения-деформации с началом рекристаллизации во время прокатного прохода.

В процессе контролируемой прокатки CCR добавление микролегирующих элементов преднамеренно для предотвращения статической рекристаллизации. Однако при низких температурах прокатки, повышенных скоростях деформации и меньшем времени между проходами в сочетании с меньшими выделениями предпочтение отдается динамической рекристаллизации. Как показано на Рисунке 3, деформация накапливается до максимальной деформации, а затем уменьшается, что зависит от типа стали.

Была установлена ​​взаимосвязь [1] между максимальным пиковым напряжением σp и предельным параметром Зинера-Холломона Z, который задается как

sinhασPn ′ = AZE1

типичные значения n ′ = 4,5 и A = 0,12.

Z = ε̇ · exp300000RTE2

, в то время как Sun и Hawbolt [2] сообщили о пике Z, зависящем от исходного размера зерна d0

ZLIM = 5×105 · exp − 0,0155d0E3

Максимальный пик деформации εp [2], который может быть достигнут для заданной температуры T скорость деформации ε̇ и деформация ε была определена как

εp = 1.32×10-2d00.174ε0.165exp2930TE4

Пороговая деформация при динамической рекристаллизации εc инициируется, когда деформация достигает 0,7-кратного значения εp.

2.1 Определение параметров прокатки для горячей прокатки

Чтобы получить хорошие допуски на размеры и оптимальные механические свойства после прокатки, необходимо установить оптимальные параметры прокатки. Обычный метод достижения этого состоит в том, чтобы рассчитать средние динамические напряжения течения (MFS) на каждой прокатной клети чернового стана и, что более важно, на чистовом прокатном стане.MFS в основном зависит от легирующих элементов, обжатия при прокатке и температуры на каждом проходе прокатки, и на основе этих факторов было предложено несколько моделей [3].

Наиболее широко используемый метод, упрощенная нагрузка прокатки в зависимости от обратной температуры, нанесен на график для определения условий прокатки и изображен на рисунке 4. Когда среднее напряжение течения, которое напрямую связано со значением нагрузки прокатного стана, наносится на график в зависимости от обратная абсолютная температура, наблюдается наклонный излом, обозначающий окончание статической рекристаллизации.Если прокатка осуществляется ниже этой температуры, представленной как TNR (температура прекращения рекристаллизации), происходит внезапный скачок среднего напряжения течения, что связано с аддитивным характером деформационного упрочнения, вызываемого при каждом проходе [4].

Рис. 4.

График зависимости среднего напряжения течения от величины, обратной абсолютной температуре.

Начало рекристаллизации во время чистовой прокатки в значительной степени контролируется временем между проходами прокатки. Сообщалось [4], что для интервалов между проходами, значительно превышающих 1 секунду, имеет место статическая рекристаллизация, тогда как при интервалах между проходами 15–100 мс предпочтение отдается динамической или метадинамической рекристаллизации.Еще один важный фактор, который следует учитывать, — это осаждение, вызванное деформацией, которое подавляет явление перекристаллизации.

При чистовой прокатке высокопрочных низколегированных сталей дополнительное нарастание деформации вызывает последовательное увеличение MFS после каждого прохода. При превышении критического значения деформации начинается динамическая рекристаллизация, и в конце прокатки наблюдается небольшое падение нагрузки, вызванное метадинамической рекристаллизацией. В марганцево-углеродных марках это может быть связано с превращением аустенита в феррит.

2.2 Моделирование среднего напряжения течения для оценки критических параметров прокатки

Поскольку термомеханическая обработка включает в себя эволюцию микроструктуры с точки зрения статической и динамической рекристаллизации, которая имеет место в процессе прокатки, среднее напряжение течения также должно зависеть от этих соображений.

Модельное уравнение для прогноза среднего напряжения течения для марок углерод-марганца Мисака [5] было предложено следующим образом:

MFSMISAKA = e0,126−1,75C + 0.594C2 + 2851 + 2698C − 1120C2TE5

Различные исследователи (Siciliano et al. [3], Sun и Hawbolt [2]) работали над уточнением уравнения, чтобы включить эффект перекристаллизации, который может повлиять на значение MFS.

Критерии рекристаллизации являются функцией исходного размера зерна d 0 , деформации ε̇, скорости деформации ε̇ и температуры T во время прокатки и инициируются, когда деформация на проходе превышает критическую деформацию ε C , чему способствует соответствующая температура.

2.2.1 Оценка критической деформации для статической рекристаллизации

Если d0 — начальный размер зерна, критическая деформация для инициирования динамической кристаллизации определяется как

εC = 5.6×10-4d00.3Z0.17E6

, где Z — параметр Зинера-Холломана, определяемый формулой

Z = ε̇ · exp300000RTE7

Для расчета типа кристаллизации, которая происходит на конкретном проходе, значения деформации необходимо сравнить со значением критической деформации.

2.2.2 Оценка размера зерен для статической рекристаллизации

Если ε a (деформация при проходе) меньше критической деформации ε c , статическая рекристаллизация предпочтительна, что приводит к размеру зерна, определяемому уравнением:

dSRX = 343ε − 0.5d00.4exp − 45000RTE8

Время завершения рекристаллизации на 50% (статическое) составляет

t0.5SRX = 2.3×10−15ε − 2.5d02exp230000RTE9

Рост зерна во время межпроходного промежутка зависит от

d2 = dSRX2 + 4X107tip− 4.32t0.5exp − 113000RTE10

2.2.3 Оценка размера зерен для динамической рекристаллизации

Если ε a (деформация при проходе) больше критической деформации ε c , предпочтительна динамическая рекристаллизация, приводящая к размеру зерна определяется уравнением:

dMDRX = 2.6x104Z − 0,23E11

Время завершения рекристаллизации на 50% (динамическое) составляет

t0,5MDRX = 1,1xZ − 0,8exp230000RTE12

Рост зерна во время межпроходного промежутка зависит от

d2 = dMDRX2 + 1,2X107tip − 2,65t0 .5exp − 113000RTE13

2.2.4 Оценка деформационного упрочнения и частичного разупрочнения

Накопленная деформация εa на каждом проходе определяется следующим уравнением:

εa = εn + 1 − Xεn − 1E14

, где регулируется дробное размягчение X перекристаллизацией:

X = 1 − exp0.693tt0.5qE15

Значение q должно зависеть от типа рекристаллизации.

Для статической рекристаллизации (SRX) q = 1,0.

Для метадинамической рекристаллизации (MDRX) q = 1,5.

2.2.5 Оценка для прогнозирования среднего напряжения течения (MFS) в каждом проходе прокатки

Модифицированное уравнение моделирования среднего напряжения течения, учитывающее влияние добавления марганца, должно быть

MFS = 0,78 + 0,137MnXMFSMISAKAX9,8X1 − XDYN + KσSSXDYNE16

где XDYN равно

XDYN = 1 − exp0.693ε − εcε0.52, E17

, где

ε0.5 = 1.44×10−3ε̇0.05d00.25exp6420T, E18

и где σSS определяется как установившееся состояние напряжения после достижения максимального напряжения:

σSS = 7.2ε̇exp300000RT0 .09E19

3. Влияние химического состава

Для высокопрочной стали в качестве основного требования требуются свойства прочности на растяжение, в то время как такие требования, как свариваемость и пластичность, также имеют первостепенное значение. Следовательно, углерод, который является основным источником прочности, не должен превышать очень высоких значений, и, следовательно, высокопрочная сталь требует добавления легирующих элементов.

Добавку микролегирующих элементов можно разделить на две категории [6]:

  1. Микролегирующие элементы: ниобий, ванадий, титан, алюминий и бор.

  2. Замещающие элементы: кремний, марганец, молибден, медь, никель и хром.

3.1 Добавление ниобия, титана и ванадия

Микролегирующие элементы, такие как ниобий, титан и ванадий, в основном являются карбидообразующими элементами. Хотя добавление этих элементов в сталь повышает ее температуру Ar 3 , они замедляют превращение аустенита в феррит, ограничивая диффузию углерода.Упрочнение путем добавления одного или всего ниобия, ванадия или титана показало заметное увеличение прочности стали. Явление упрочнения вызывается мелким выделением нитридов, карбидов или карбонитридов, которые связаны с ферритной матрицей, но вызывают упрочнение, препятствуя перемещению дислокаций.

Одним из наиболее значительных эффектов индивидуального или одновременного добавления V, Nb и Ti является снижение температуры рекристаллизации. Что способствует образованию гамма-зерен (аустенита) более мелкого размера во время чистовой прокатки.

Двумя основными механизмами, которые препятствуют рекристаллизации и, в конечном итоге, росту зерен, являются закрепление частиц и увлечение растворенным веществом.

Движение границ зерен можно объяснить вызванным деформацией выделением микрокарбидов на границах гамма-зерен, которые ограничивают размер гамма-зерен. Добавление титана или ниобия помогает подавить рост гамма-зерен за счет выделений нитридов или карбонитридов, которые в основном присутствуют на границах зерен и препятствуют их перемещению.

В случае добавления ванадия добавление азота может способствовать увеличению прочности и ударной вязкости. Осадки нитрида ванадия полезны для придания стали прочности. Однако добавление азота приводит к плохой свариваемости. Точно так же упрочнение может быть достигнуто путем добавления ниобия, но более высокое содержание ниобия обязательно приведет к плохой свариваемости. Следовательно, обычные методы требуют одновременного добавления V и Nb.

3.2 Упрочнение на основе марганца

Повышение ударной вязкости может быть достигнуто за счет добавления марганца, что приводит к снижению температуры Ar 3 .Из-за уменьшения содержания Ar 3 в сочетании с низкими температурами наматывания, зерна альфа (феррита) измельчаются, что увеличивает прочность. Кроме того, мелкий размер осадка обусловлен карбонитридами ниобия и нитридами ванадия.

4. Влияние контролируемых параметров горячей прокатки

4.1 Температура повторного нагрева в нагревательной печи

Обычно аустенитные зерна начинают рекристаллизоваться при температурах выше 1050 ° C. Поскольку начальный более мелкий размер гамма-зерна помогает создать конечный более мелкий размер альфа-частиц, эффективны более низкие температуры повторного нагрева.Кроме того, элементы микролегирования также способствуют уменьшению размера аустенитного зерна за счет нерастворенных карбидов и нитридов, которые ограничивают исходный размер аустенитного зерна.

В конце концов, более низкая температура повторного нагрева сляба за счет увеличения размера аустенитного зерна и более низкая температура прокатки на черновом стане приведет к еще более мелкому размеру зерна за счет обжатия при более низких температурах.

4.2 Повторная рекристаллизация на черновом стане

Из-за многократного обжатия на черновом стане рекристаллизация и осаждение являются конкурирующими явлениями.Однако при более высоких температурах перекристаллизация будет первым явлением. Поскольку основной принцип контролируемой прокатки требует, чтобы во время чистовой прокатки возникали осадки, рекомендуется использовать более высокие температуры черновой обработки наряду с более короткими более грубыми интервалами между проходами.

Гамма-зерно улучшается путем многократной статической рекристаллизации, вызванной работой чернового стана. Повышенная деформация прокатки оказывает заметное влияние на облегчение статической рекристаллизации, вызванной более высокой плотностью дислокаций и увеличением центров зародышеобразования из-за мелкого размера аустенита, что, в свою очередь, приводит к размягчению материала.Однако есть предельное значение измельчения зерна.

4.3 Чистовая прокатка при температурах без рекристаллизации

Как было разъяснено выше, температура без перекристаллизации (T NR ) важна при разработке контролируемого процесса прокатки. Эта температура определяет, где усиливается деформация для зерен аустенита, что приводит к вызванному деформацией осаждению карбонитридов, а также к увеличенным участкам зародыша мелкозернистого феррита на этих участках. Горячая прокатка является динамическим процессом, поэтому температура без рекристаллизации зависит от параметров деформации.Факторами, влияющими на T NR , являются состав стали, значения деформации, применяемые в каждом проходе, скорость деформации и время между проходами прокатки [7, 8].

Во время чистовой прокатки значение T NR имеет тенденцию динамически снижаться по мере увеличения значения деформации или уменьшения. Это явление объясняется статической рекристаллизацией, вызванной увеличением мест рекристаллизации из-за более мелких зерен и более высокой плотности дислокаций, возникающих во время каждого прохода прокатки.

Значение скорости деформации также является определяющим фактором для начала динамического восстановления и способствует статической рекристаллизации, которая в конечном итоге снижает T NR .

Во время контролируемой прокатки время между проходами во время каждого обжатия также играет важную роль, поскольку основное требование — прокатка при температурах ниже T NR . Кинетика осаждения ускоряется из-за деформаций, возникающих при прокатке ниже T NR . Предпочтительно меньшее время между проходами, так как более высокое время между проходами приведет к укрупнению размеров выделений, а также к повышенной тенденции рекристаллизации, что отрицательно скажется на конечном значении прочности стали.

4.4 Ускоренное охлаждение

Биометрический стол и моталка в целом действуют как установка для последующей термообработки, которая позволяет достичь фазового превращения за счет управления охлаждением для создания змеевиков с различными свойствами и микроструктурой.

Ускоренное охлаждение после горячей прокатки приводит к дальнейшему измельчению зерен и контролю фазы, что приводит к улучшению свойств. Феномен упрочнения микроструктуры — это фазовые превращения с точки зрения микроструктуры, исключающие перлитные превращения, дисперсионное упрочнение за счет карбидов и выделений нитридов, которые наряду с контролируемыми скоростями охлаждения приводят к уменьшению размера зерен в полученной микроструктуре.Ускоренное охлаждение можно разделить на два метода — непрерывное ускоренное охлаждение и прерывистое ускоренное охлаждение.

Окончательные механические свойства после ускоренного охлаждения в значительной степени зависят от содержания легирующих элементов и параметров горячей прокатки.

Общие требования для открытого доступа к результатам исследовательского проекта Horizon 2020 можно найти в Руководстве по открытому доступу к научным публикациям и данным исследований в Horizon 2020. В самом простом виде в руководстве указано, что если вы являетесь получателем Horizon 2020, вы должны обеспечьте открытый доступ к вашим научным публикациям, разрешив их скачивание, распечатку и чтение в Интернете.Кроме того, указанные публикации должны пройти рецензирование.

Публикация с помощью IntechOpen означает, что ваши научные публикации уже соответствуют этим основным требованиям. Это также означает, что благодаря использованию открытого лицензирования наши публикации также можно копировать, публиковать, искать, связывать, сканировать и добывать текст и данные, оптимизируя соблюдение нашими авторами требований в соответствии с рекомендациями Европейской комиссии.

Метаданные для всех публикаций также автоматически депонируются в репозиторий OAI IntechOpen, делая их доступными через поисковый интерфейс инфраструктуры открытого доступа для исследований в Европе (OpenAIRE), что дополнительно подтверждает наше соответствие.

При выборе публикации получателям грантов Horizon 2020 предлагается предоставить открытый доступ к различным типам научных публикаций, включая монографии, отредактированные книги и материалы конференций.

IntechOpen публикует все вышеупомянутые форматы в соответствии с требованиями и критериями, установленными Европейской комиссией для программы Horizon 2020.

Авторы, которым требуется дополнительная информация, могут присылать свои запросы по адресу funders @ intechopen.com

Публикация с помощью IntechOpen означает, что ваши научные публикации уже соответствуют этим основным требованиям. Это также означает, что благодаря использованию открытого лицензирования наши публикации также можно копировать, публиковать, искать, связывать, сканировать и добывать текст и данные, оптимизируя соблюдение нашими авторами требований в соответствии с рекомендациями Европейской комиссии.

Метаданные для всех публикаций также автоматически депонируются в репозиторий OAI IntechOpen, делая их доступными через поисковый интерфейс инфраструктуры открытого доступа для исследований в Европе (OpenAIRE), что дополнительно подтверждает наше соответствие.

При выборе публикации получателям грантов Horizon 2020 предлагается предоставить открытый доступ к различным типам научных публикаций, включая монографии, отредактированные книги и материалы конференций.

IntechOpen публикует все вышеупомянутые форматы в соответствии с требованиями и критериями, установленными Европейской комиссией для программы Horizon 2020.

Авторы, которым требуется дополнительная информация, могут присылать свои запросы по адресу funders @ intechopen.com

Преимущества лазерной сварки перед традиционными методами

Лазерная сварка перед традиционными методами сварки


Сварка TIG и MIG давно признана хорошим выбором для сварки небольших компонентов из-за их превосходной отделки. Однако такая сварка требует навыков и сноровки и, несмотря на их управляемость, имеет ряд недостатков. Лазерная сварка является отличной заменой, которая часто превосходит процессы дуговой сварки, а ее плотно сфокусированный луч ограничивает тепловые эффекты.Лазерная сварка позволяет решать сварочные задачи, превосходящие возможности традиционных методов сварки.

Традиционные методы сварки


В процессах TIG и MIG используется защитный газ для создания инертной атмосферы вокруг сварочной головки. При сварке TIG дуга создается вольфрамовым электродом и используется ручной присадочный материал, тогда как при сварке MIG электродом является присадочная проволока. Эти сварочные аппараты можно отрегулировать для сварки хрупких компонентов, а качество окончательного шва будет высоким.Другой часто используемый метод — это точечная сварка, при которой детали зажимаются между парой электродов и пропускается электрический ток. Во всех процессах дуговой и точечной сварки к заготовке передается значительное количество тепла, что влияет на металлургическую структуру вокруг сварного шва.

Лазерная сварка


Тепло, необходимое для сварки, передается сильно сфокусированным световым лучом диаметром всего две тысячных дюйма. Сварка проводится серией коротких импульсов, которые плавят металл для создания высококачественного сварного шва.В зависимости от конкретной сварочной задачи может потребоваться присадочный материал, как при сварке TIG. Поскольку лазерный луч сильно сфокусирован, тепловложение сводится к минимуму, и детали можно обрабатывать практически сразу.


Преимущества лазерной сварки


Точное управление лазерным лучом дает пользователям несколько преимуществ по сравнению с TIG, MIG и точечной сваркой:

  • Прочность сварного шва: Узкий лазерный сварной шов с отличным соотношением глубины и ширины и более высокой прочностью.
  • Зона термического влияния: Зона термического влияния ограничена, и из-за быстрого охлаждения окружающий материал не отжигается.
  • Металлы: Лазеры успешно сваривают углеродистую сталь, высокопрочную сталь, нержавеющую сталь, титан, алюминий и драгоценные металлы, а также разнородные материалы.
  • Прецизионная работа: Маленький, строго контролируемый лазерный луч позволяет выполнять точную микросварку миниатюрных компонентов.
  • Деформация: Детали имеют минимальную деформацию или усадку.
  • Нет контакта: Нет физического контакта между материалом и лазерной головкой.
  • Односторонняя сварка: Лазерная сварка может заменить точечную сварку, требуя доступа только с одной стороны.
  • Лом: Лазерная сварка поддается контролю и приводит к небольшому количеству лома.

Приложения


Уникальные свойства лазерной сварки дают ей значительное преимущество перед другими видами сварки, которые можно использовать несколькими способами:

  • Прецизионные детали: Лазеры отлично подходят для сварки мелких и хрупких металлических деталей и создания минимальных внутренних напряжений благодаря минимальному тепловложению.
  • Медицинские приборы: Бесконтактная сварка и отсутствие сварочных брызг обеспечивают гигиену при сварке медицинских изделий.
  • Соленоиды и обрабатываемые детали: Лазеры идеально подходят для соединения обработанных компонентов, таких как соленоиды, и создают минимальные искажения из-за низкого тепловложения.
  • Эстетика: Отличное качество лазерной сварки.
  • Ограниченный доступ: Бесконтактный лазерный луч позволяет выполнять сварку в недоступных для других местах областях.
  • Сварка ювелирных изделий и дорогостоящие изделия: Точная управляемость и незначительное тепловое воздействие делают его хорошим выбором для сварки дорогостоящих и высокоточных деталей, включая драгоценные металлы.

Повышение производительности с помощью лазерной сварки


Лазерная сварка может решить многие инженерные проблемы, особенно в отношении компонентов, которые чувствительны к воздействию чрезмерного тепловложения, подвержены деформации или требуют чрезвычайно точной сварки.Свяжитесь с нами в LaserStar, чтобы узнать, как наши сварочные системы могут улучшить ваши производственные процессы и производительность.


Сварка: снижение рисков при сварке

Если сварка является частью вашей рабочей деятельности, вы должны провести оценку рисков, чтобы определить, какие меры необходимы для контроля рисков, связанных с воздействием сварочного дыма.

  • Обычные сварщики будут выполнять сварку большую часть своей смены и выполнять различные виды сварки и другие сопутствующие операции в один и тот же день, в зависимости от требований их работы.Воздействие сварочного дыма на них будет регулярным, длительным или интенсивным. Им потребуется адекватный контроль, чтобы защитить их от риска развития профессиональных заболеваний легких.
  • Спорадические сварщики будут выполнять сварку нечасто, если это связано с их основной производственной операцией. Инженерные средства контроля дыма обычно не требуются для периодической сварки, выполняемой реже одного раза в неделю и продолжительностью менее 1 часа. В таких ситуациях убедитесь, что имеются средства защиты органов дыхания (СИЗ) и хорошая общая вентиляция для предотвращения воздействия сварочного дыма.Но вы также должны позаботиться о защите окружающих и убедиться, что общая вентиляция эффективна для удаления и рассеивания сварочного дыма.
    • Например, автомеханик, носящий RPE с хорошей общей вентиляцией на рабочем месте, время от времени выполняющий короткие сварочные работы на автомобиле со сломанным опорным кронштейном выхлопной системы, будет соответствовать минимальным требованиям.

Без контроля рабочие будут подвергаться воздействию сварочного дыма.В этом видео показаны типичные выбросы дыма, возникающие при сварке MIG.

Ваша оценка должна учитывать такие факторы, как:

  • процесс сварки, объем работ и уровень образовавшегося дыма
  • размер свариваемой детали
  • свариваемый металл (низкоуглеродистая сталь, нержавейка и др.)
  • Расходные материалы, используемые в процессе сварки

При снижении воздействия любого опасного вещества принципы контроля основываются на приоритетном подходе.По возможности следует рассмотреть возможность отказа от сварки, используя методы холодного соединения:

  • крепеж механический (болты, заклепки и т. Д.), Или
  • клея (такие технологии постоянно развиваются)

Если вы не можете исключить сварку, учитывайте:

  • сокращение объема сварки
  • с использованием расходных материалов, которые выделяют меньше дыма
  • с использованием процесса сварки, который производит меньше дыма
  • убедитесь, что металл был должным образом очищен и подготовлен
  • автоматизация или механизация процесса или работы
  • с использованием других технических средств управления, таких как LEV

LEV для наиболее распространенных видов ручной сварки

Самый эффективный способ уменьшить сварочный дым — улавливать его у источника, защищая сварщика и предотвращая распространение дыма.

Для адекватного контроля воздействия сварочного дыма по возможности следует использовать подходящий LEV. Они могут различаться в зависимости от сварочной деятельности.

Извлечение на горелке

Извлечение на горелке может быть очень эффективным при сварке MIG, и вам следует оценить, подходит ли он для вашей задачи. Современные, сделанные на заказ, высокоэффективные сварочные горелки со встроенным вытяжным устройством на горелке могут обеспечить действительно хороший контроль.

Скамейки выдвижные

Вытяжные столы — хороший выбор для средних и небольших сварочных работ, которые можно перенести на верстак.При сварке более крупных изделий могут быть подходящими вытяжные кабины, достаточно большие, чтобы вмещать заготовку, установленную на поворотном столе, чтобы дым отводился к вытяжке в задней части кабины. На этом видео показана извлеченная скамья.

Передвижной LEV

Подвижные блоки LEV с кожухами с поворотным рычагом требуют, чтобы рабочие правильно устанавливали кожухи и перемещали кожух во время работы. Для некоторых задач требуются специальные вытяжки.

На видео выше показано, как выглядит хороший контроль, когда для управления экспозицией используется LEV.Инструмент выбора BOHS поможет вам выбрать подходящий уровень LEV для вашего рабочего места.

Когда LEV разряжается в рабочей зоне, выпускаемый воздух необходимо фильтровать, чтобы уменьшить твердые частицы до незначительной концентрации.

Вытяжной воздух, выходящий за пределы рабочей зоны, должен покидать здание на достаточно высоком уровне, чтобы обеспечить его рассеивание. Также может применяться экологическое законодательство.

Публикация HSE «Контроль переносимых по воздуху загрязняющих веществ на рабочем месте» дает руководство по планированию, проектированию, вводу в эксплуатацию и испытанию эффективных УЭУ.

Информационный бюллетень COSHH по основам WL3 «Контроль сварочного дыма» дает больше рекомендаций.

Средства защиты органов дыхания (СИЗ)

Если вы не можете добиться адекватного контроля с помощью одного только LEV, или обеспечить LEV практически невозможно, вы должны предоставить своим работникам подходящее респираторное защитное оборудование (RPE). Также учитывайте любых других рабочих, подвергающихся воздействию сварочного дыма, учитывая уровень общей вентиляции и исключая незащищенных людей в местах проведения сварочных работ.

На этой фотографии показано, что, хотя сварщик работает в зоне захвата, остается остаточный риск в виде неуловленных твердых частиц, и поэтому потребуются дополнительные СИЗ.

Невозможно положиться на LEV для эффективного улавливания сварочного дыма при работе на открытом воздухе. Таким образом, для любой сварки на открытом воздухе вы должны предоставить подходящие СИЗ и учитывать защиту окружающих.

Респиратор с приводом или респиратор с подачей воздуха, который сочетает в себе защиту органов дыхания, глаз и лица с APF не менее 20, является лучшим вариантом для сварщиков.В противном случае, если используется плотно прилегающий RPE, его будет неудобно носить, что приведет к ослаблению или снятию RPE рабочими.

Для работы, продолжительность которой, как ожидается, не превышает одного часа, может быть достаточно плотно прилегающей одноразовой маски FFP3 или многоразовой полумаски с фильтром P3 для защиты от твердых частиц, если пользователь чисто выбрит, но эти фильтры для твердых частиц не защитят рабочих от сварочных газов, содержащихся в дыме.

RPE должен подходить каждому владельцу. Испытания на посадку устройств с плотно прилегающими торцевыми уплотнениями гарантируют, что выбранное оборудование подходит для каждого рабочего.

У вас должна быть программа управления RPE, которая включает:

  • подходящее испытание на посадку
  • запас запчастей например аккумуляторы и фильтры
  • чистое хранение СИЗ, когда они не используются
  • совместимость с другими средствами индивидуальной защиты (СИЗ), которые вы предоставили для данной задачи, например, сварочный козырек

Публикация HSE по защите органов дыхания на работе дает больше указаний.

Прочие рабочие в области

Рабочим, эксплуатирующим автоматизированные или механизированные сварочные аппараты, или другим работникам поблизости, вряд ли понадобится СИЗО, если:

  • эффективная общая вентиляция обеспечивает быстрое удаление дыма и сквозную тягу для рассеивания и удаления дыма, образующегося при сварке. В большинстве сварочных цехов потребуется механическая общая вентиляция, поскольку естественной вентиляции через открытые двери и окна недостаточно для рассеивания дыма, образующегося при выполнении работ
  • они могут видеть образующиеся пары, но работают достаточно далеко, чтобы не приближаться к источнику дыма, и в воздухе не остается дымки

Может оказаться невозможным иметь систему LEV в роботизированных ячейках, способную улавливать весь дым.Таким образом, расстояние, на котором могут работать операторы, становится одним из основных факторов при принятии решения о необходимости общей механической вентиляции. В механической общей вентиляции используются вентиляторы, установленные на потолке или высоко на стене, чтобы вытягивать воздух из комнаты и втягивать чистый воздух для рассеивания переносимых по воздуху загрязняющих веществ.

Точечная контактная сварка

При контактной точечной сварке образуется гораздо меньше дыма, чем при других сварочных процессах, например, при сварке MIG. Хорошей общей вентиляции обычно достаточно для удаления сварочного дыма в процессе точечной сварки сопротивлением низкой интенсивности, когда сварка производится на чистом металле без покрытия.Защита глаз необходима для защиты от брызг. Лист WL3 COSHH Essentials дает больше советов по контролю дыма.

Предотвращение возникновения дуги с помощью сварочных штор

Назначение сварочной завесы или экрана — защита прохожих и ближайших рабочих от света сварочной дуги.

Огнестойкие тяжелые брезентовые экраны очень распространены, но многие люди предпочитают видеть, не сваривает ли кто-то внутри. Это означает, что многие экраны сделаны из «полупрозрачного» пластика.Эти полупрозрачные экраны позволяют вам видеть достаточно, чтобы знать, что кто-то занимается сваркой, но материал отфильтровывает вредные части света. Если нет необходимости видеть сварщика или для защиты между сварочными площадками, следует использовать более темные или непрозрачные экраны и занавески.

Сварочные завесы и экраны должны соответствовать британскому стандарту BS EN ISO 25980 или, по крайней мере, обеспечивать такой же уровень защиты, как этот стандарт. Некоторые поставщики сварочного оборудования могут называть это EN ISO 25980.

Стандарт не определяет какой-либо конкретный цвет, он просто требует, чтобы занавеска достигла определенного уровня производительности. Это означает, что подходящие шторы могут быть разных цветов и уровней «темноты». Авторитетный поставщик должен быть в состоянии подтвердить, соответствует ли занавес британскому стандарту. На данный момент HSE не известно о каких-либо прозрачных сварочных завесах, соответствующих стандарту BS EN ISO 25980.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ)

Не допускайте воздействия прямого и отраженного ультрафиолетового (УФ) и инфракрасного излучения, надев защитную одежду и используя сварочные экраны.По возможности используйте покрытие для стен темного цвета, чтобы уменьшить блики.

Для защиты от брызг при сварке надевайте соответствующую одежду, закрывающую руки и ноги, и подходящие перчатки. Надевайте защитные очки при скалывании шлака или при очистке сварных швов проволочной щеткой во время подготовки или окончания работы.

Специальные средства защиты глаз, включая фильтры для сварщиков (для предотвращения возникновения дуги), должны соответствовать соответствующим британским и европейским стандартам. Существуют стандарты, касающиеся ударопрочности, сварочных фильтров с автоматическим затемнением и фиксированных фильтров.Авторитетные поставщики сварочного оборудования помогут сделать правильный выбор.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.