Исследование закономерности воздействия контактной точечной сварки на процесс сплавления стали с титаном.

ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 ОБЗОР ОСНОВНЫХ МЕТОДИК СВАРКИ 6
1.1.1 ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА 6
1.1.2. КОНТАКТНАЯ СВАРКА 9
1.1.3. ДИФФУЗИОННАЯ СВАРКА 14
1.1.4. АРГОНОДУГОВАЯ СВАРКА 16
1.1. ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ТИТАНА 24
1.3 ОБОРУДОВАНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ТИТАНА И КОБАЛЬТ – ХРОМА. 28
2. ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 36
ВЫВОДЫ 39
3. АНАЛИЗ ИЗДЕЛИЯ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ 40
4.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 44
5. НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 56

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время сварка одна из популярнейших разновидностей производства, она пользуется успехом в создании, а также возведении современных изделий и сооружений, для починки транспорта и аппаратов, а также создания соединений со специальными свойствами. Сварные конструкции функционируют при сверх высоких и сверхнизких температур, при давлении, в значимой степени превосходящих атмосферное, и в условиях космического вакуума. Современные достижения в области сварки позволяют объединять не только металлы, но даже пластмассы, стекло, керамику и прочие материалы. Учитывая это свариваемые материалы могут иметь габариты от нескольких микрон в производстве электронной техники до десятков метров в машиностроении, а также строительстве.
Это привело к расширению производства сварочных изделий не только по их объему, но и по сильно увеличенной номенклатуре составов. Кроме как расширения производства, улучшается и качественные характеристики за счет применения различных методов сварки, внедрения новых, более эффективных составов.
Сварные швы титана и кобальт хрома часто используются в приборостроении материалов и деталей. На эти сплавы можно наносить различные покрытия для улучшения, тех или иных свойств. Титан крайне активен после 400 ? , если не применять необходимых операций сварной шов не будет обладать достаточными прочностными характеристиками именно поэтому тема данного курсового проекта является актуальной.

Весь текст будет доступен после покупки

1.АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 ОБЗОР ОСНОВНЫХ МЕТОДИК СВАРКИ
1.1.1 ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА
Электродуговую сварку используют с обязательным использованием источника большого тока, который при этом отличается невысоким напряжением. Такое низкое напряжение вместе подается как на сварочный электрод и на само свариваемое изделие. В момент контакта материала и электрода образуется электрическая дуга, благодаря ней и происходит плавление кромок объединяемых деталей. С помощью этой дуги, которая и обязательна для преобразования энергии тока в тепловую, позволяет получить в области сварки температуру в районе 4880 – 5250 ?, ее более чем хватает, для плавления практически любого известного металлов [1].
Способ такой сварки пользуется параллельным плавлением вещества электрода объединяющих деталей, не без которых и появляется называемая сварочная ванна. В ней проводят все процессы, необходимые для сварки: электрод касается металла объединяемых конструкций, образуется шлак, который уходит на верх изделия расплавленной сварочной ванны и поднимает защитную пленку. Особые присадки дают возможность электродуговой сварке проходить с высокой устойчивостью не прерывая дугу. Этими веществами могут быть натрий, калий или прочие элементы, отличающиеся хорошим уровнем ионизации.
При открытой дуге внешний осмотр за процессом воздействия дуги происходит с помощью специальных защитных стёкол — светофильтры. Открытая дуга используется во многих способах сварки: при дуговой сварке металлическим и угольным электродом и сварке в специальных газах. Закрытая дуга используется в полностью расплавленном флюсе — шлаке, основном металле и под гранулированным флюсом, и она невидима. Особенность полуоткрытой дуги в том, что одна её часть находится в основном металле и расплавленном флюсе, а следующая над ним. Наблюдение за процессом производится через светофильтры.

Рисунок 1 – Средние значения удельной энергии Е, необходимой для сварки стали в зависимости от её толщины: 1 – сварка аргонодуговая W – электродом, 2 – сварка дуговая под флюсом, 3 – сварка плазменно – дуговая, 4 – сварка дуговая в вакууме, 5 – сварка электронно – лучевая.
Для того чтобы не допустить окисление сварного шва возможно использование газов, таких как аргон, углекислый газ, гелий
Формирование электрической дуги с помощью сварочного аппарата, – это, такой же электрический разряд, проходящий в газовой среде. Ток получает возможность перемещаться благодаря наличию в ней электрического поля. Такую дугу в целях принято называть сварочной.
Основным элементом формируемой электрической цепи является сварочная дуга, описывается снижением напряжения. Если сварочный электрод подсоединяется к плюсовому контакту сварочного аппарата, его называют анодом, если к минусовому — катодом. При выполнении электродуговой сварки с использованием переменного тока катоды и аноды попеременно меняются местами.
Основополагающим параметром сварки с помощью сварочной дуги является расстояние между. Следом, возникает электродами. Данный промежуток, по которому и протекает электрический ток, называется дуговым. Протекание электрического тока по данном промежутку возможно только в том случае, если в нем присутствуют заряженные частицы — электроны и ионы. Изначально, естественно, таких частиц в таком промежутке не существует. Чтобы они возникли, есть необходимость запуска процесса ионизации.

Рисунок 2 – схема электродуговой сварки с плавящимся электродом.
Ионизация дугового пробела возникает следующим образом: с поверхности катода начинают испускаться электроны, которые и заряжают пары и газы, возникают над сварочной ванной. Сварочная дуга подразделяется на дугу сжатого типа (ее сечение можно корректировать с помощью сопла сварочного аппарата, величины электромагнитного поля, настроек газового потока), свободную (ее еще называют дугой прямого действия — настройки дуги данного типа не регулируются, они неизменны) [3].
В данный момент успешно используется несколько методов электродуговой сварки, выбор которых зависит от металлов, из которых сделаны соединяемые детали. Самым распространенным методом, используемым для соединения изделий как из черных, так и из цветных металлов, является ручная электродуговая сварка, при которой обязательно обеспечивают защиту сварочной зоны.
Сварка по данному методу выполняется следующим образом. Конец электрода, который подключен к электродержателю, начинает нагреваться, когда он контактирует с соединяемыми изделиями. Именно в этот момент замыкается электрическая цепь. После того как конец электрода нагрелся, его аккуратно отводят от поверхности деталей на расстояние порядка 5 мм. Протекание электрического тока после такого отвода осуществляется уже через тело зажженной дуги.
Плюсы дуговой сварки:
• не требует сложного обучения;
• высокая производительность процесса;
• малая стоимость расходных элементов (электродов для сварки);
• простота процесса легко позволяет произвести его автоматизацию и механизацию;
• небольшая область нагрева поверхности.
Недостатки электродуговой сварки:
• привязка к электросети;
• невозможность работы без преобразователей тока (выпрямителей, инверторов) и трансформаторов;
• наличие предварительного этапа подготовки свариваемых поверхностей.
1.1.2. КОНТАКТНАЯ СВАРКА
Контактная сварка является наиболее распространенным и быстро развивающимся видом получения неразъемных соединений самых разнообразных конструкционных материалов в широком диапазоне толщин и сечений. В наше время около 40 % всех сварных соединений получают с помощью контактной сварки. По уровню механизации и автоматизации контактная сварка занимает первое место среди других видов сварки.
Контактная сварка дает возможность сваривать практически все что угодно — низкоуглеродистые и легированные стали, жаропрочные и коррозионностойкие сплавы, сплавы на основе алюминия, магния и титана и др. Объединение конструкций происходит в области контакта свариваемых деталей по плоскости их соприкосновения. Сопротивление в этой область будет наиболее высоким. Поверхность металла не является идеально гладкой, потому свариваемые изделия при их сжатии соприкасаются только в отдельных точках, через которые проходит электрический ток. Ввиду того что площадь точек крайне мала, в них возникает большое сопротивление прохождению тока, что обеспечивает сильный местный нагрев металла. Увеличение температуры в месте сварки вызывает рост сопротивления, что ускоряет выделение теплоты и нагрев металла до температуры сваривания. При нагреве металлических деталей до пластического состояния и их сжатии происходит сваривание. Потеря тепла метала в точке сварки после отключения от сети проходит очень быстро из – за теплопроводности свариваемых деталей и их большой площади.

Рисунок 3 – Виды контактной сварки: а – стыковая; б – точечная; в – шовная; 1 – электроды; 2 – детали; 3 – место сварки; F_сж– сила сжатия; R_э–сопротивлениеэлектродов; R_к– сопротивление контакта; Т – трансформатор.

При контактной сварке нагрев зависит от времени прохождения тока. Нагревать изделия можно с высокой скоростью, пользуясь токами большой силы, и наоборот. Режимы сварки с применением токов большой силы при минимальном времени нагрева называют жесткими. Ими пользуются при сварке легированных сталей и легкоплавких цветных металлов, например, алюминия и его сплавов, и имеют следующие параметры:
плотность тока сварки j= 160 – 400 A/мм2; усилие сжатия = 0,4 – 1,2 Г•Па; время сварки tсв = 0,1 – 1,0 с.
Режим с продолжительным прохождением тока и статичным нагревом называют мягким. Он применяется при сварке обычных углеродистых сталей, менее чувствительных к нагреву при сварке, и имеет следующие параметры: j= 80 – 160 А/?мм?^2 ; P= 0,15 – 0,4 Г•Па; t_св = 0,5 – 3 с.
Стыковая сварка – способ контактной сварки, при котором детали соединяются по всей площади их касания. Различают два способа стыковой сварки – сопротивлением и оплавлением.
При сваркесопротивлением (рис. 4, а) свариваемые детали 2 укрепляют в токоподводах и сжимают с усилием Fсж. При пропускании через них тока происходит, нагрев деталей в стыке 3 до температуры, приближенной к температуре плавления металла – (0,8 – 0,9) Tпл. Затем быстро повышают усилие сжатия (осадка деталей), в результате чего в твердой фазе возникает сварное соединение. [2]
Сварку оплавлениемклассифицируют также на два способа:
1 – сварку непрерывным оплавлением.
2 – оплавлением с подогревом.
В процессесварки непрерывным оплавлениемизделия сближаются при включенном сварочном трансформаторе, и при сжатии образуется их контакт. Контакт при этом разогревается за счет протекания тока. После, силу сжатия понижают, вследствие чего повышается контактное сопротивление и понижается сварочный ток. [1]
При понижении давления оплошность соприкосновения деталей сменяется соприкосновением в отдельных точках. Эффективность нагрева в этих точках увеличивается, и выступающие участки оплавляются.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Ли Р.В., Костин К.Б., Пичхидзе С.Я. Эндопротез коленного сустава / Современные материалы, техника и технология: Сборник научных статей 11-й Международной научно-практической конференции // Курск: ЮЗГУ, 2021. - 267-273 с.
2. Ли Р.В., Костин К.Б., Викулова М.А., Пичхидзе С.Я. Модернизация эндопротеза коленного сустава // Курск: ЮЗГУ, 2022. - 5 с.
3. А. Г. Рахштадт. Пружинные стали и сплавы/ Рахштадт А. Г.// М.: Металлургия, 1982.
4. Дисперсионно – твердеющие сплавы [Электронный ресурс]. – Режим доступа
5. Аргоновая сварка [Электронный ресурс]. – Режим доступа http://svarka – pk.ru/argonodugovaya – svarka
6. Зачистка сварных швов [Электронный ресурс]. – Режим доступа https://vtmstol.ru/blog/zachistka – svarnyh – shvov – posle – svarki
7. Обработка стали [Электронный ресурс]. – Режим доступа https://svarkalegko.com/tehonology/obrabotka – shvov
8. Сварка со сталью [Электронный ресурс]. – Режим доступа https://msd.com.ua/svarka – raznorodnyx – metallov/svarka – titana – so – stalyu/
9. А. М. Ямпольский, В. А. Ильин. Гальванотехника. Краткий справочник –Ленинград, машиностроение. 1972 220 с.

Весь текст будет доступен после покупки