Clasificación de los métodos de soldadura más utilizados
Existen muchos métodos de soldadura. Según las características de los procesos de soldadura, se pueden dividir en tres categorías: soldadura por fusión, soldadura por presión y soldadura fuerte.
Soldadura por fusión: en términos generales, dos piezas de trabajo de soldadura se calientan localmente hasta un estado fundido y se agrega (o no se agrega) metal de aportación al mismo tiempo para formar un charco fundido y se forma una junta sólida. después de enfriar. Este es un método de soldadura común que incluye soldadura por arco manual y soldadura con gas.
Soldadura a presión: Es un método de conexión que aplica una cierta cantidad de presión durante la soldadura para combinar los metales en el punto de contacto de las dos piezas a soldar. Este tipo de soldadura se puede dividir en dos formas según se caliente durante la soldadura: una consiste en calentar localmente la parte de contacto del metal a soldar hasta un estado plástico o parcialmente fundido, y luego aplicar una cierta presión para unir los metales entre sí; la otra es en lugar de calentar, se aplica suficiente presión a la superficie de contacto del metal y la deformación plástica causada por la presión acerca los átomos entre sí para obtener una fuerte soldadura por extrusión. La soldadura por forja, la soldadura por contacto y la soldadura por fricción pertenecen a las primeras; las del segundo incluyen la soldadura por presión en frío y la soldadura por explosión.
Soldadura fuerte: calentar el metal de aportación con un punto de fusión inferior al de la pieza soldada junto con la pieza soldada. Cuando la pieza soldada no se funde pero la soldadura sí, los dos materiales se difunden entre sí para formar una unión soldada. La soldadura fuerte se puede dividir en soldadura dura y soldadura de fibra blanda. La temperatura de calentamiento de la soldadura fuerte es baja, la deformación es pequeña y las juntas son lisas y planas.
En la exploración geológica y la construcción de perforación, los métodos de soldadura comúnmente utilizados incluyen la soldadura por arco manual (también llamada soldadura eléctrica) y la soldadura y el corte con gas.
(1) Soldadura eléctrica
Como se muestra en la Figura 4-38, es un diagrama esquemático del proceso de soldadura por arco manual; 1 es la máquina de soldadura eléctrica, 2 es la soldadura. abrazadera, 3 es la varilla de soldadura y 4 es la varilla de soldadura. Cuando se trabaja, el electrodo de metal se sujeta en el portaelectrodos y se conecta a un polo de la fuente de alimentación, y la pieza de trabajo se conecta al otro polo de la fuente de alimentación. Durante la operación, la varilla de soldadura hace contacto instantáneo con la pieza de trabajo para formar un cortocircuito, y luego la varilla de soldadura se levanta de 2 a 4 mm de la pieza de trabajo, encendiendo así el arco. La pieza de trabajo a soldar y el electrodo se funden bajo el calentamiento del arco para formar un baño fundido 5. A medida que el arco se mueve a lo largo de la soldadura, se forman continuamente nuevos baños fundidos y el baño fundido original se enfría y solidifica, formando una soldadura de conexión fuerte. La flecha a en la figura indica el movimiento de alimentación del electrodo requerido para la fusión continua del electrodo.
Figura 4-38 Soldadura por arco manual
1-Máquina de soldar; 2-Pinza de soldadura; 3-Electrodo cubierto; 5-Piscina fundida; >1. Proceso de soldadura por arco manual
La tecnología de soldadura por arco manual incluye tres aspectos: junta de soldadura, posición espacial de la costura de soldadura y especificaciones de soldadura.
(1) Unión soldada
El lugar donde dos placas de acero se conectan mediante soldadura se llama unión soldada.
La unión soldada consta de cordón de soldadura, zona de fusión y zona afectada por el calor. Una soldadura se refiere a un conjunto formado por piezas soldadas. La zona afectada por el calor se refiere al área donde la estructura metalográfica y las propiedades mecánicas de la soldadura cambian debido a la influencia del calor (pero no a la fusión). La zona de fusión es la zona de transición de la soldadura a la zona afectada por el calor. Para garantizar una penetración confiable y una buena formación de la soldadura, el baño fundido tiene buenas condiciones de cristalización antes de la soldadura, la pieza soldada a soldar se procesa en una ranura con una determinada forma geométrica, llamada ranura;
Dependiendo de la forma estructural, el espesor y las condiciones de trabajo de las piezas soldadas, los requisitos de calidad de la unión son diferentes. Hay juntas a tope, juntas traslapadas, juntas en T, juntas de esquina y juntas engarzadas.
1) Atraque. Como se muestra en la Figura 4-39; una junta a tope es una junta en la que las caras extremas de dos piezas soldadas son relativamente paralelas. Tiene buenas condiciones de tensión y una pequeña concentración de tensión. Es la forma de nodo más utilizada en diversas estructuras. Hay muchos tipos de ranuras en las juntas, las más utilizadas son: ① Ranura en forma de I. Como se muestra en la Figura 4-39a. Generalmente adecuado para unir a tope placas de acero con un espesor inferior a 6 mm. La penetración se puede lograr mediante soldadura por una o dos caras. Para permitir que el arco penetre profundamente en el metal para calentarlo y asegurar la penetración, se puede dejar un espacio de 0 ~ 2,5 mm entre los bordes. Cuando aumenta el espesor de la pieza de soldadura, es necesario aumentar el espacio en consecuencia; de lo contrario, puede provocar una soldadura incompleta. Este tipo de unión tiene las ventajas de una fácil preparación y montaje, menor consumo de varilla de soldadura y alta productividad de soldadura. ② Ranura en forma de Y. Como se muestra en la Figura 4-39b. Adecuado para espesores de placa de 3 ~ 26 mm. ③Doble ranura en forma de Y.
Como se muestra en la Figura 4-39c. Adecuado para ranuras en forma de U de borde romo con un espesor de placa de 12 ~ 60 mm④. Como se muestra en la Figura 4-39d. Adecuado para placas de 20 ~ 60 mm de espesor ⑤ ranura doble en forma de U con borde romo. Como se muestra en la Figura 4-39e. Adecuado para espesores de placa superiores a 30 mm. Varios ángulos de bisel, espacio para la raíz, borde romo (altura de la parte de borde recto), radio de raíz r y otras dimensiones (Figura 4-39).
Figura 4-39 Junta a tope (unidad: mm)
Ranura A-I; ranura B-y; ranura en forma de Y doble tipo C: ranura en forma de U con borde romo; E— Surco doble en forma de U con bordes romos.
2) Superposición. Como se muestra en la Figura 4-40. Una unión en la que dos placas de acero se superponen parcialmente, se sueldan a lo largo de los bordes de una placa o dos placas, o se hacen agujeros en la placa de acero superior y las dos placas de acero se sueldan entre sí mediante soldadura de tapón se llama unión traslapada. En la Figura 4-40, el espacio entre las juntas de soldadura L, C y del cabezal está determinado por el diseño. La superposición se utiliza generalmente para soldar placas delgadas con un espesor de 10 a 20 mm, y la longitud de la superposición es generalmente de 3 a 5 veces el espesor. Debe soldarse por ambos lados y, en general, la capacidad de carga no es alta. Este tipo de unión consume más placas de acero y aumenta el peso de la estructura. Cuando se somete a una fuerza externa, dado que las dos piezas de trabajo no están en el mismo plano, se puede generar un gran torque, lo que hace que la tensión de soldadura sea compleja, por lo que la capacidad de carga de la unión es baja, por lo que se debe evitar la superposición en el diseño estructural.
Figura 4-40 Junta traslapada (unidad: mm)
3) Junta en forma de T. Como se muestra en la Figura 4-41. Una junta en forma de T que consta de dos placas de acero se llama junta en forma de T. Algunas personas también lo llaman junta en T. Las juntas en T también pueden tener forma de I, borde romo en forma de V de un solo lado, borde romo en forma de V de doble cara y borde romo con ranura en forma de J de doble cara. Cuando el espesor de la placa de acero de la junta en forma de T es de 2 a 30 mm, se puede utilizar una ranura en forma de I (Figura 4-41a); k en ambos lados es igual al espesor de la pieza de trabajo. Cuando el tubo ascendente es grueso o es necesario penetrar soldadura importante, se deben utilizar las ranuras que se muestran en la Figura 4-41b, la Figura 4-41c y la Figura 4-41d.
Figura 4-41 Unión en T (unidad: mm)
4) Unión en esquina. Como se muestra en la Figura 4-42. Es una unión de conexión entre los extremos de dos placas de acero con un ángulo de 30 a 150 grados. De manera similar, de acuerdo con los requisitos de espesor y resistencia de la pieza de trabajo, se puede dividir en bisel en I, bisel en forma de V de borde romo de un solo lado, bisel en forma de V de doble cara y bisel en forma de Y. Generalmente, las piezas soldadas pueden adoptar la forma que se muestra en la Figura 4-42a. Si el espesor de la pieza de trabajo es superior a 10 mm, para garantizar la penetración, las dos piezas de trabajo pueden superponerse entre 3 y 5 mm (Figura 4-42b). Si es conveniente operar, también puede dejar un espacio de L ~ 2 mm entre las dos piezas de trabajo para soldar (Figura 4-42c).
Figura 4-42 Unión de esquina (unidad: mm)
5) Unión engarzada. Como se muestra en la Figura 4-43. Generalmente adecuado para placas metálicas delgadas con un espesor inferior a 2 mm. Antes de soldar, use una máquina dobladora o una mano para engarzar los bordes de la junta durante la soldadura, no es necesario agregar metal de aportación, los bordes se pueden fundir con un arco y la soldadura se forma después de que el metal se solidifica. La conexión engarzada se caracteriza por una fácil preparación y montaje, alta productividad, pero baja capacidad de carga y solo se puede utilizar para estructuras de carcasa delgada con cargas más pequeñas.
Figura 4-43 costura enrollada
(2) La posición de la soldadura en el espacio
Según la posición de la soldadura en el espacio, la soldadura se puede dividir en soldadura plana, soldadura vertical, soldadura horizontal y soldadura aérea. Como se muestra en la Figura 4-44a, la forma es soldadura plana; como se muestra en la Figura 4-44b, la forma es soldadura horizontal y soldadura vertical como se muestra en la Figura 4-44c, la forma es soldadura aérea; La soldadura plana es fácil de operar y la calidad es fácil de garantizar, pero el proceso de soldadura aérea es deficiente.
Figura 4-44 La posición espacial de la costura de soldadura
(3) Especificaciones de soldadura
Las especificaciones de soldadura incluyen el tamaño del diámetro de la varilla de soldadura, Corriente y velocidad de soldadura. Es un factor importante que afecta la calidad y la productividad de la soldadura. Porque la velocidad de soldadura depende del diámetro del electrodo y de la corriente de soldadura. Por tanto, la especificación de soldadura se refiere principalmente al diámetro del electrodo y a la corriente de soldadura.
La selección del diámetro de la varilla de soldadura se basa en el espesor de la pieza de trabajo y la forma de la junta. En principio, bajo la premisa de garantizar la calidad de la soldadura, intente utilizar electrodos de gran diámetro, que pueden mejorar la productividad.
2. Equipos y herramientas de soldadura
(1) Máquina de soldar
Actualmente, existen tres tipos de equipos de soldadura utilizados en nuestro país: Máquina de soldadura por arco CC. , Máquina de soldadura por arco AC y rectificador de soldadura. Las máquinas de soldadura por arco de CA se utilizan comúnmente en las obras de construcción (Figura 4-45). Su cuerpo principal es un transformador reductor especial. El voltaje sin carga es de 60 ~ 70 V, el voltaje de funcionamiento es de 30 V y el rango de ajuste de corriente es de 50 ~ 450 A. La máquina de soldadura por arco de CA tiene una estructura simple, fácil mantenimiento y bajo precio, pero la estabilidad del arco es pobre.
Figura 4-45 Máquina de soldadura por arco de CA BX1-330
1-bobinado primario; 2-bobinado secundario; 4-núcleo de hierro móvil 6; tablero de terminales; siete manivelas
Generalmente, el equipo de soldadura eléctrica debe cumplir con los siguientes requisitos:
1) Debe haber un alto voltaje sin carga para el encendido del arco garantizando al mismo tiempo la seguridad en el trabajo, de modo que Generalmente controlado entre 50 ~ 90V.
2) La corriente de cortocircuito no debe ser demasiado grande para evitar daños al equipo.
3) La soldadora eléctrica debe tener propiedades especiales para garantizar la estabilidad del arco.
4) La corriente de soldadura se puede ajustar para adaptarse a los cambios en el espesor de la soldadura.
(2) Equipo de soldadura
Debe estar equipado con abrazaderas de soldadura, máscaras, cables de soldadura, cajas de electrodos cubiertas, martillos puntiagudos, cepillos de alambre, cepillos para el cabello, etc. Además, al soldar, los trabajadores deben usar guantes de cuero, monos de lona, protección para los pies y zapatos de goma aislantes para evitar descargas eléctricas y quemaduras.
(2) Soldadura por gas y corte por gas
1. Soldadura por gas
(1) Principio de funcionamiento de la soldadura por gas
Soldadura por gas utiliza acetileno en el aire. El calor generado por la combustión del medio derrite la pieza de trabajo y el alambre de soldadura para soldar.
Porque la soldadura con gas tiene las desventajas de baja temperatura de soldadura, lento aumento de temperatura, calor relativamente disperso, baja productividad y fácil deformación después de la soldadura. Por lo tanto, la soldadura con gas es adecuada principalmente para soldar placas de acero delgadas, metales no ferrosos y sus aleaciones, acero para herramientas y hierro fundido. El acetileno es un gas incoloro de fórmula molecular C2H2, obtenido por la reacción de carburo de calcio (CaC2) y agua.
CaC2·2H2O→Ca(OH)2 decac2h2
El acetileno se quema en el aire para producir una temperatura de 2200°C. Cuando se quema en oxígeno puro, se puede obtener una temperatura elevada de 3200°C.
(2) Equipo necesario para soldadura con gas
1) Cilindro de oxígeno. La presión máxima de un recipiente que almacena oxígeno es de 150×105Pa.
2) Válvula reductora de presión del recipiente. Se utiliza para reducir el oxígeno a alta presión en la botella de oxígeno a la presión de trabajo, aproximadamente (3 ~ 4) × 105 Pa, y mantener la presión estable durante el proceso de soldadura.
3) Generador de acetileno. Como se muestra en la Figura 4-46, es un dispositivo que hace contacto entre agua y carburo de calcio para producir acetileno. Hay muchos tipos, siendo el más común el generador sumergible de acetileno. Los generadores de acetileno funcionan colocando carburo de calcio en una canasta de carburo conectada a un flotador. Cuando el carburo de calcio entra en contacto con el agua del cilindro, reacciona para liberar gas acetileno, que se almacena en la boya y se dirige hacia afuera a través del conducto. A medida que continúa la reacción, se almacena cada vez más acetileno en la boya y la presión continúa aumentando, lo que hace que la boya aumente gradualmente. Cuando la presión del gas acetileno en la boya excede la presión requerida para la operación, la altura de la boya es suficiente para hacer que el carburo de calcio salga del agua, deteniendo así la reacción. Cuando la presión dentro de la boya cae, la boya también baja, de modo que el carburo de calcio entra en contacto con el agua. La reacción continúa y la presión aumenta. Esto asegura la estabilidad de la presión durante la soldadura. El acetileno de la boya debe pasar primero a través del supresor de retroceso de llama y luego ingresar a la tubería de acetileno. La función del dispositivo antirretroceso es evitar que la llama de acetileno regrese al generador de acetileno y provoque una explosión. La causa del petardo suele ser que la boquilla de la pistola de soldar está obstruida, lo que hace que la velocidad de inyección del gas mezclado sea menor que la velocidad de combustión.
Figura 4-46 Generador de acetileno
1—Carburo; 2—Boya; 3—Cesta de carburo; 4—Botella de acetileno
4) Pistola de soldar (también Antorcha de soldadura). Como se muestra en la Figura 4-47. Es una herramienta que mezcla acetileno y oxígeno en una determinada proporción para obtener una llama de soldadura de gas. Cuando lo use, primero abra ligeramente la válvula reguladora de oxígeno, luego abra la válvula reguladora de acetileno para encender, luego abra gradualmente la válvula reguladora de oxígeno, ajuste la llama adecuadamente, sostenga la pistola de soldar con una mano, sostenga el alambre de soldadura con la otra y Muévase a lo largo de la costura de soldadura para soldar (Figura 4-48).
Figura 4-47 Estructura de la pistola de soldadura por pulverización
1 válvula de control de acetileno; 2 tuberías de acetileno; 4 válvulas reguladoras de oxígeno; 6-Pajita a presión; 7-Tubo de mezcla de gas; 8-Boquilla de soldadura
2. Corte de gas
(1) Principio de funcionamiento del corte de gas
Oxígeno El corte se llama corte con gas.
Durante el corte con gas, primero se utiliza una llama de oxígeno y acetileno para calentar el metal en el lugar de corte hasta el punto de ignición, y luego el metal se oxida violentamente hasta convertirlo en escoria mediante la inyección de un flujo de oxígeno a alta presión. que se aleja de la incisión para separar el metal (fig. 4-49). Al cortar, utilice un cortador (Figura 4-50).
Figura 4-48 Soldadura con gas
Figura 4-49 Corte con gas
Figura 4-50 Estructura del soplete de corte por succión a chorro
1 -Entrada de oxígeno; 2-Válvula de control de acetileno; 4-Válvula reguladora de oxígeno; 5-Válvula de oxígeno de alta presión; tubería de oxígeno a presión; boca de 10 cortes
El proceso de corte con gas consiste en expulsar una mezcla de oxígeno y acetileno de la boquilla (Figura 4-50), use la llama de precalentamiento encendida para calentar el metal en la sitio de corte hasta el punto de ignición y luego expulse desde la salida central. Una corriente de oxígeno puro a alta presión elimina la escoria fundida.
(2) Ámbito de aplicación del corte con gas
El corte con gas generalmente solo es adecuado para cortar acero con contenido medio y bajo en carbono. El acero con alto contenido de carbono tiene una calidad de corte deficiente porque su punto de ignición está cerca. hasta su punto de fusión. El punto de fusión del hierro fundido es inferior a su punto de ignición, por lo que no se puede utilizar el corte con gas. Los metales no ferrosos tienen buena conductividad térmica y se oxidan fácilmente, por lo que no se pueden cortar con gas.