Доступно о сварке для новичка: виды, методы и понятия

Всё, что вы хотели знать о сварке для начинающих

Ручная дуговая сварка с применением инверторного сварочного оборудования — самый популярный метод соединения металлов среди начинающих сварщиков. Производители предлагают сотни бюджетных инверторов и электродов для выполнения самых разнообразных задач, а сам процесс сварки несложен и занимает мало времени. Сварка электродом не требует от сварщика высокой квалификации, но при этом электросварка имеет определенные нюансы, которые следует учесть.

Изучать азы сварки для начинающих нужно с теории, плавно переходя к практике. Наша статья — это краткая инструкция по электродуговой сварке для начинающих. Здесь собраны секреты по выбору инвертора, его правильной настройке, кратко описана технология сварки и ее особенности. Конечно, этой информации недостаточно, чтобы с нуля выполнить сварку качественно и быстро, но наша статья поможет вам разобраться в основах.

Сварочный аппарат и экипировка

Прежде чем мы узнаем, как научиться сваривать металл самостоятельно, нужно определиться со сварочным оборудованием. Сварочный аппарат для сварки выбирается не только по цене и внешнему виду, но и по характеристикам. Мы посвятили этой теме несколько статей: здесь мы рассказываем о том, как выбрать сварочный инвертор, а здесь мы составили рейтинг с лучшими сварочными аппаратами на любой вкус и кошелек. Со сварочным аппаратом, способным удовлетворить ваши рабочие потребности, вы сможете легко и быстро обучиться.

Также для освоения сварочного дела вам понадобится экипировка. Экипировка — это защита сварщика. Она защищает от брызг металла, от вспышек и потоков ультрафиолета. Стандартный комплект состоит из маски (мы рекомендуем маску «хамелеон» с автоматическим затемнением), подшлемника, рабочего костюма (называемого «роба») и специальных плотных перчаток. В качестве рабочего костюма можно использовать одежду, сшитую из грубой плотной ткани, этого будет достаточно для сварки в домашних условиях.

Чтобы научиться работать сварочным инвертором нужно знать и выполнять требования техники безопасности. Несоблюдение правил может привести к ожогам, пожарам и несчастным случаям. О технике безопасности мы подробно писали тут, тут и тут. Сварочные работы категорически запрещено проводить без огнетушителя рядом. Особенно, если вы работаете на даче или дома.

Также надевайте всю экипировку перед началом работ. Если вы зажжете дугу без маски, то гарантировано получите ожог сетчатки глаз. И вы даже не узнаете об этом, поскольку симптомы начнут проявляться только спустя некоторое время. Вечером поработали без маски всего пару минут, а на утро не сможете открыть веки. При этом даже профессиональные сварщики часто становятся жертвами ожогов глаз (мастера называют это «нахвататься зайчиков»), но у них это связано с большим объемом работ, а не с несоблюдением правил. Так что имейте в запасе капли для глаз. Об этом мы писали в этой статье.

Ручная сварка для начинающих таит и другие опасности. Не забывайте, что при сварке металла вас окружают детали, нагретые до очень высоких температур. Не прикасайтесь к ним до полного остывания, иначе также гарантировано получите ожоги.

Далее поговорим о технологии сварки. Пока можете посмотреть небольшой вводный урок, в нем рассказывается про оборудование и особенности. Обучение сварке и, в целом, обучение сварочному делу требует от вас максимальной концентрации и соблюдения правил. В противном случае сварочный процесс может закончиться плачевно.

Технология сварочных работ

Как научиться сваривать металл с нуля? Этот вопрос задают все новички. Для начала определимся, какие ключевые элементы нам понадобятся для выполнения работ. Это инвертор, экипировка и, конечно, электроды. Электроды для сварки имеют широкое применение, они позволяют быстро и качественно соединить различные металлы.

Для сварки инвертором используются так называемые плавящиеся электроды с обмазкой (или покрытием). Покрытие играет защитную функцию, оно не позволяет кислороду проникать в сварочную зону и ухудшать качество шва. Также благодаря покрытию дуга проще зажечь и вести, она стабильна и горит равномерно.

Существует множество типов покрытий. Покрытие выбирается исходя из металла, который нам нужно сварить. Самые популярные обмазки — основная, рутиловая и кислая. Электросварка электродами с кислым покрытием производится как на постоянном, так и на переменно токе. С помощью кислых электродов можно легко сварить загрязненный металл (но мы все же рекомендуем его подготовить перед сваркой, о подготовке мы писали в этой статье). Кислые электроды принято использовать при сварке не очень важных конструкций из низкоуглеродистой стали.

Электроды с основным покрытием очень интересны. При плавлении обмазка выделяет углекислый газ, который отлично справляется с защитой сварочной зоны. Швы получаются очень прочными и долговечными. При этом работать нужно только с постоянным током, установив обратную полярность. Но такие электроды требуют очень тщательной очистки металла перед сваркой, нужно зачистить поверхность, удалить все загрязнения и очаги коррозии. Если пренебречь подготовкой металла перед сваркой, то после работы со сварочными электродами с основным покрытием на шве будет много шлака и его будет трудно убрать.

Электроды с рутиловым покрытием самые популярные. Они универсальны, стоят недорого и позволяют сварить любой металл. Ими можно варить на постоянном и переменном токе, но всегда читайте упаковку. Ведь некоторые производители выпускают рутиловые электроды для работы только с переменкой или только с постоянкой.

На этом основы сварочных работ не заканчиваются. Нужно правильно подобрать размер электрода, а именно его диаметр. Здесь все просто: чем тоньше металл, тем диаметр меньше. Вот простой пример: нам нужно сварить тонкий лист металла (например, алюминия). Для этих целей мы берем электрод диаметром до 2 миллиметров. И так со всеми остальными металлами. От выбора диаметра напрямую зависит качество шва.

Кстати, существуют разные виды швов. Вы можете видеть их на картинке ниже.

Нижний шов самый простой. Варим его, положив деталь горизонтально на ровную поверхность. Мы рекомендуем начинать обучение именно с нижнего шва. Горизонтальный шов похож на нижний, но уже сложнее, поскольку требует от сварщика больше мастерства. Приступайте к горизонтальным швам только после того, как хорошо научитесь делать нижние швы.

Вертикальные швы еще сложнее, чем горизонтальные. Электрод нужно вести сверху вниз и под действием силы притяжения расплавленный металл стремительно стекает вниз. Нужно немало опыта и мастерства, чтобы научиться делать вертикальный шов, чтобы при этом он был равномерно проварен. Но самый сложный как раз потолочный шов. Здесь все трудности собраны воедино. Если сварщик может без проблем сварить потолочный шов, значит он настоящий профессионал. Стремитесь к этому и вы тоже сможете стать настоящим мастером своего дела.

Нас часто спрашивают, как научиться сварке трубопровода или как правильно научиться варить различные трубы? Почему-то у многих это вызывает трудности. Это не удивительно: при сварке трубы швы комбинируются, вам придется уметь варить и нижний, и вертикальный, и потолочный шов, чтобы соединить трубы. Единственное, что мы можем посоветовать — больше практиковаться. Не надейтесь узнать какой-то уникальный способ, с помощью которого можно без труда сварить сложные швы. Только практикуясь вы улучшите свои навыки.

Теперь поговорим о полярности. В статье мы уже упоминали это слово. Скажем простыми словами: при прямой полярности деталь нагревается быстро, электрод расходуется мало. А при обратной полярности все наоборот. Подробнее об обратной полярности мы писали в этой статье, обязательно прочтите ее, там мы подробно все объясняем. Обратную полярность используют чаще всего. Ну а прямая полярность нужна для резки металла, например.

Первое соединение металла своими руками нужно начинать с нижнего шва, поскольку он самый простой, как мы уже писали ранее. Для теста можете использовать ненужные металлические детали, которые найдете в гараже. Купите популярные электроды (например, электроды МР-3), можно выбрать подешевле. Такие электроды позволят новичку быстро зажечь и вести дугу, а шов получится не очень качественным (но это пока не главное). Не покупайте электроды УОНИ, поскольку вы просто не справитесь с ними из-за недостатка опыта.

Далее нужно научиться зажигать дугу. Существует два способа: метод постукивания (или касания) и метод чирканья. Разогрейте кончик электрода горелкой и постучите им по детали, затем легко проведите по детали. Движения должны быть плавными и уверенными, в меру быстрыми. Иначе электрод прилипнет к металлу. Благодаря предварительному прогреву электрода дуга зажжется проще, но в дальнейшем вы должны учиться зажигать дугу без прогрева.

Метод чирканья похож на ситуацию, когда вы поджигаете спичку о коробок. Быстро проведите концом электрода по поверхности металла, без предварительного нагрева. При чирканье электрод уже достаточно разогревается и при поднесении его к поверхности металла легко зажигается. Так проще начать сварку.

Подождите, пока дуга разгорится. Затем приступайте к сварке. Как только вы поднесете электрод к металлу, вы увидите, как он начинает плавится и образовывается участок с углублением. Он называется сварочной ванной. В сварочной ванне визуально заметны все процессы: выделение защитного газа, образование шлака и брызги металла. Следите за процессами в сварочной ванне, чтобы понимать, как нужно вести шов.

Шов ведут плавно, электрод держат на равном расстоянии, не изменяя его по ходу движения. Мы рекомендуем держать короткую дугу, т.е. вести электрод на расстоянии 3 миллиметров от поверхности металла. Новички могут установить меньшее значение силы тока, чтобы случайно не расплавиться металл больше, чем нужно.

Существует три типа ведения швов. Вы можете видеть их на картинке ниже. Самый популярный тип — углом вперед (на картинке обозначается буквой «б»). Буквой «а» обозначен шов под прямым углом, буквой «в» обозначен шов, который ведется углом назад. В зависимости от выбранного направления отличаются и готовые швы. Новичкам для начала рекомендуем вести электрод именно углом вперед.

На этом сварка металла не заканчивается. Шов нужно правильно довести и закончить работу. Нельзя резко отрывать электрод от поверхности металла, иначе дуга погаснет и на конце шва останется заметный кратер. Из-за него может произойти дальнейший раскол соединения. Вместо этого подержите электрод пару секунд на одном месте и затем плавно отведите его назад.

Вместо заключения

Мы рассказали все о том, что нужно знать про сварочное дело, если вы только собираетесь приобрести свой первый сварочный аппарат. Поверьте, не так уж сложно научиться варить сваркой, вы можете в свободное время прочесть пособие по сварке инвертором
или самоучитель по сварочным работам, которые можно легко найти в магазинах со специализированной литературой. Также в интернете есть наглядные уроки сварки для чайников, так что учеба сварке еще никогда не была такой простой. Желаем удачи!

Виды сварки металлов и их краткая характеристика

Технологические составляющие сварочного процесса были известны еще в 17 веке. Тогда они были представлены литьем и кузнечным делом. «Осовременивание» началось после открытия такого явления как электрическая дуга. Дополнительный толчок развитие сварочного дела получило с изобретением порошкового покрытия для электродов. А вот основной скачок выпал на конец 20-го века, когда стали доступны лазерные, ультразвуковые и плазменные технологии. Внедрение электроники позволило автоматизировать сварочный процесс, увеличить точность выполнения работ и производительность.

В настоящее время разделяется три вида сварки, которые отличаются между собой используемым для выполнения работ типом энергии:

  • термический;
  • механический;
  • термомеханический.
  • Термическая сварка
  • Электродуговая контактная сварка
    • ММА – ручная дуговая сварка
    • Аргоновая сварка TIG
    • MAG –сварка полуавтоматом
    • Сварка под флюсом
  • Газоплазменная
  • Электрошлаковая
  • Плазменная
  • Термомеханический класс сварки

Термическая сварка

Для выполнения сварочных работ потребуется тепло. Под воздействием высоких температур стыки соединяемых заготовок оплавляются и, остывая, скрепляются между собой, а впоследствии кристаллизируются. В качестве источника тепла служит пламя газовой горелки, электрическая дуга или поток плазмы.

Электродуговая контактная сварка

Наибольшее распространение получили именно аппараты электродуговой сварки. Для нагрева и плавки металла задействуется электрическая дуга, которая представляет собой разряд между катодом и анодом. При этом освобождается тепловая энергия большой мощности. Воздействуя на металлическую заготовку, она приводит к ее плавлению с последующим образованием сварочной ванны.

После угасания дуги немедленно начинается остывание и кристаллизация расплава. В результате образуется соединение по составу и прочности сопоставимое с металлами, которые сваривались. Существует несколько видов электродуговой сварки.

ММА – ручная дуговая сварка

Используется со штучными электродами, представляющими собой металлический стержень с обмазкой. Процесс протекает под воздействием постоянного или переменного тока. Покрытие расходников плавится, выделяя газы, которые образуют облако для защиты свариваемого металла от окисления. Помимо этого, в обмазку включаются разные химические соединения, которые служат в качестве добавки в сварочную ванну для изменения свойств сварочного шва и поддержки стабильного горения электрической дуги.

Аппараты – инвертеры, выпрямители, трансформаторы – позволяют выполнять работы в любом пространственном положении. Если подобрать расходные материалы правильно, то можно сваривать любые металлы: черные, цветные, легированные и т.п. Важно подчеркнуть, что держатели могут проникать в труднодоступные места, где использование другого вида сварки невозможно.

Сварка ММА подходит и для профессионалов, и для новичков. Она широко используется в строительстве, монтаже металлоконструкций, в разных отраслях тяжелой промышленности, в частном предпринимательстве. Она необходима для небольшой мастерской по изготовлению металлоконструкций, станции технического обслуживания автомобилей, большого машиностроительного завода. Она незаменима в хозяйстве, когда требуется сконструировать что-то из металла самостоятельно или отремонтировать прохудившийся металлический каркас.

Аргоновая сварка TIG

Применяются электроды вольфрамовые, неплавящиеся, графитовые, угольные. В качестве инертного газа используется аргон, азот, гелий или смесь из этих газов в зависимости от соединяемых металлов. Процесс характерен тем, что сварной шов состоит исключительно из металлов заготовок. Добавляется только присадка – металлический пруток или полоса, по своему составу идентична свариваемым металлам. Инертные газы необходимы для защиты рабочей зоны от атмосферного воздуха, чтобы исключить окисление металла и обеспечить стабильность горения электрической дуги.

В процессе выполнения сварочных работ используется переменный или постоянный ток. Сравнительно низкая производительность компенсируется за счет высокого качества сварного соединения. Процесс характеризуется высокой трудоемкостью и требует от специалиста большого практического опыта. Использование TIG оправдано в случаях, когда требуется наложить ответственный шов, который должен выдержать высокие нагрузки, или в случаях, когда большое внимание уделяется эстетической стороне вопроса.

Аргоновая сварка востребована для герметизации нефте- и газопроводов, резервуаров для пищевой промышленности, посуды; при изготовлении сосудов высокого давления или микросхем. Она незаменима для соединения тонкостенных заготовок и листовых материалов. Сварка позволяет работать с большим перечнем металлов: нержавеющая, углеродистая, легированная сталь; магний, титан, медь.

MAG –сварка полуавтоматом

В качестве присадочного материала используется проволока, которая подобно электроду плавится под воздействием высокой температуры. Проволока поступает в рабочую зону через горелку, куда параллельно подается инертный или активный газ. Состав защитного газа напрямую зависит от типа свариваемого металла. Работает исключительно с постоянным электрическим током. Во время применения активных газов образуется много брызг, а шов получается неаккуратным. Но это с лихвой компенсируется высокой производительностью установки.

Такого рода оборудование пользуется большой популярностью среди профессионалов и большой аудитории любителей. Отчасти из-за автоматической подачи расходного материала в зону сварки и возможности электронной регулировки настроек. Технология особенно популярна в европейских и североамериканских специалистов. Полуавтоматы сваривают широкий спектр металлов: сталь низколегированную и высоколегированную, большинство марок чугуна; марганец, медь, алюминий, никель, а также их сплавы. Оборудование позволяет выполнять самые сложные разнотипные соединения.

Сварка под флюсом

При сваривании металлических заготовок применяются разные флюсовые порошки. Они необходимы для того, чтобы обеспечить рабочую область защитным газом, который выделяется в процессе плавления. Благодаря наличию флюса не только защищается расплав, но и поддерживается стабильное горение электрической дуги. Подбором флюса специалисты добиваются нужных характеристик сварного шва.

Метод активно используется в промышленном производстве и характеризуется полной автоматизацией: от подачи флюса в зону горения до перемещения оборудования вдоль стыка. Технология применяется в процессе изготовления корпусов морских судов, фюзеляжей самолетов, локомотивов и вагонов, башенных кранов, модулей спутников и множества иного оборудования. На выходе получается очень качественный сварной шов, который легко выдержит самые сложные условия эксплуатации, включая экстремальные температуры и огромное давление.

Газоплазменная

В этом случае металл заготовок плавится под воздействием температуры открытого пламени. Оно образуется в результате горения кислорода с горючими газами – водородом, пропаном, бутаном, ацетиленом и другими. Самой эффективной считается МАФ – метилацетиленовая фракция. Она отличается высокой температурой пламени (2927 градусов) в кислороде и, соответственно, более высокой теплоотдачей. Соединение кислорода и МАФ уступает по токсичности дициану (температура горения 4500 градусов) и менее взрывоопасно по сравнению с ацетилендинитрилом (температура горения 5000 градусов).

Открытое пламя в качестве источника тепла для сварки имеет важное преимущество: оно независимо от энергоснабжения. Поэтому технология широко применяется в «полевых» условиях. Еще одно достоинство заключается в постепенном нагревании металла, что практично при работе с листовыми материалами. Метод непригоден для промышленного использования из-за невозможности автоматизации и низкой производительности. Для работы с такой сваркой от оператора требуется большой стаж сварочных работ.

Электрошлаковая

Кромки деталей плавятся за счет нагрева шлака от расплавленного под воздействием электроэнергии флюса, который предварительно насыпается между свариваемыми элементами. Во время процесса применяется проволока или присадочный пруток. Технология востребована для соединения деталей из чугуна, реже – для сварки цветных металлов.

Данный тип сварки востребован в промышленности для соединения крупногабаритных деталей с толстыми стенками (40-500 мм): роторные и турбинные валы, опоры, паровые котлы и т.д. Экономическая выгода от такого метода сварки тем выше, чем больше площадь свариваемой поверхности.

Плазменная

Плавит и соединяет кромки струя плазмы, которая генерируется в плазмотроне или между поверхностью заготовок и электродом. Метод отличается большой глубиной обработки деталей и высокой точностью сваривания. Она востребована для соединения как мелких и тонкостенных элементов электротехнических конструкций, так и крупных блоков для тяжелой промышленности. Плазма эффективно воздействует на все без исключения виды металлов.

Помимо рассмотренных к термическим видам сварки относится:

  • лазерная;
  • контактная стыковая с оплавлением;
  • электролучевая;
  • с закладными нагревателями.

Термомеханический класс сварки

Контактная сварка: метод характеризуется одновременным нагревом кромок соединяемых заготовок и их деформированием под давлением. Точечная сварка: выполняется при помощи специальных аппаратов или малогабаритными клещами. Обе детали закрепляются между анодом и катодом, через которые пропускается ток. В результате заготовки разогреваются в конкретном месте. После разогрева подача тока прекращается и усиливается давление электродов в месте температурного воздействия. Локальный расплав постепенно кристаллизуется и в результате получается прочное точечное соединение.

Точечная сварка может быть:

  • односторонней – оба электрода располагаются по одну сторону заготовок;
  • двухсторонней – электроды размещаются с разных сторон заготовок один напротив другого.
Читайте также:  Виды гаражей для автомобиля: фото, какой лучше построить гараж – капитальный или временный

К недостаткам сварки специалисты относят то, что сваривание заготовок возможно только внахлест. Характеризуется высокой производительностью и возможностью автоматизации.

Точечная сварка широко применяется в автомобилестроении: конвейеры по всему миру используют именно данный тип соединения кузовных элементов. Клещи для точечной сварки отличаются компактностью и мобильностью. Они применяются в мелких мастерских и в домашних условиях. Однако они востребованы и на крупных СТО для выполнения разного рода кузовных работ.

К термомеханическому типу относятся также рельефная и стыковая сварки. Все остальные виды термомеханической сварки не стали популярными и не получили широкого распространения. Это:

  • диффузная – соединение неоднородных металлов в условиях вакуума или в среде защитных газов;
  • кузнечная – металлы соединяются в результате пластичной деформации;
  • за счет высокочастотного тока;
  • трением.

Определив особенности сварочного процесса, специалист легко сможет выбрать подходящий сварочный аппарат с учетом его технических показателей. Большинство сварочных процессов легко автоматизируются, дают возможность сформировать надежный и эстетичный сварочный шов, характеризуются невысокой себестоимостью и небольшими временными издержками.

Краткая классификация основных типов сварки

Содержание:

  1. 1. Термический вид сварки
  2. 2. Электродуговая
  3. 3. Виды электродуговой сварки:
  4. 4. Газоплазменная
  5. 5. Электрошлаковая
  6. 6. Плазменная
  7. 7. Термомеханический вид сварки

Сварка, как технологический процесс, была известна еще в VII веке в виде кузнечной ковки и литьевого соединения. Бурная ее эволюция началась с открытия электрической дуги и последующего изобретения покрытых электродов. Основной скачок развития пришелся на конец ХХ века в связи с внедрением в производство лазерных, плазменных и ультразвуковых технологий. Широкое развитие электроники позволило сделать сварочный процесс автоматизированным, высокоточным и высокопроизводительным. В ходе развития выделилось три основных вида сварки в зависимости от типа энергии используемой для выполнения соединения:

  • термический,
  • термомеханический,
  • механический (представлен холодной, взрывной и ультразвуковой сваркой).

Термический вид сварки

Сварка данного вида осуществляется с помощью тепла. Воздействие высоких температур приводит к плавлению стыковых поверхностей соединяемых деталей и их скреплению при последующей кристаллизации. Источником тепла может служить электрическая дуга, газовое пламя или плазменный поток.

Электродуговая

Эта сварка получила наиболее популярна. Для нагрева контактирующих поверхностей и последующего их расплавления используется электрическая дуга – разряд, возникающий между концом электрода и соединяемой металлической поверхностью при прохождении электрического тока. Тепловая энергия тока высвобождается в электрическую дугу и обуславливает ее высокую температуру. Воздействие на металл приводит к его ограниченному расплавлению и образованию сварочной ванны из жидкого металла. При остывании происходит кристаллизация жидкого металла и образование соединения, имеющего состав и прочность, аналогичную соединяемым частям.

Виды электродуговой сварки:

  • Ручная дуговая сварка(ММА, manual metal arc) выполняется с использованием штучных электродов имеющих различное специальное покрытие (обмазку). Этот процесс может протекать с использованием постоянного (DC) или переменного (АС) тока. Разное покрытие электродов образует при своем расплавлении газовое облако для защиты зоны сварки от воздуха, обеспечивает попадание химических добавок в сварочную ванну для изменения свойств металла в области шва и стабильность самой электрической дуги. Сварка этим методом возможна во всех пространственных плоскостях, применяются сварочные трансформаторы, выпрямители и инверторы.
    Этот метод, при условии правильного подбора электродов, позволяет сваривать все виды металлов («черные», «цветные», любой степени легированности), делает возможной работу в труднодоступных местах.
    Сварка ММА может стать выбором, как профессионального работника, так и новичка. Она находит широкое применение в строительстве и монтаже металлоконструкций, в различных направлениях тяжелой промышленности. Это может быть выбором слесарной мастерской по изготовлению металлических дверей, машиностроительного завода или обычного дачника, решившего своими руками сделать решетки к подвальным оконным проемам.
  • Аргонная сварканеплавящимся электродом в среде инертного газа (TIG, tungsten inert gas). Встречаются вольфрамовые, угольные и графитовые неплавящиеся электроды. Инертный газ – аргон, гелий, азот или смеси этих газов, в зависимости от соединяемого металла. При таком процессе сварной шов образуется только из металла соединяемых деталей, либо с добавлением присадки, в качестве которой используются металлические прутья и полосы. Наличие инертных газов или их смесей в зоне сварки защищает металл шва от вредного воздействия компонентов воздуха и поддерживает стабильность электрической дуги. Такая сварка может протекать с использованием переменного и постоянного тока. Низкая производительность сочетается с высоким качеством получаемого шва. Рабочий процесс трудоемкий и требует от оператора развитых профессиональных навыков.
    TIG сварка используется при необходимости получения ответственных швов, выдерживающих высокие нагрузки и имеющих приемлемый эстетический вид.
    Это может быть сварка газо- и нефтепроводов, сосудов высокого давления, предметов для пищевой промышленности, микросхем в электротехнической отрасли.
    Она незаменима при работе с тонкостенными металлическими конструкциями и листовым металлом (до 6 мм), с нержавеющей, легированной, углеродистой сталью, медью, титаном, магнием.
  • Полуавтоматическая сваркаплавящимся непрерывным электродом в среде инертного (MIG, metal inert gas) или активного (MAG, metal active gas) газа. Роль электрода выполняет плавящаяся под действием тока проволока, автоматически подающаяся в зону сварки. Проволока поступает в специальную горелку, туда же осуществляется доставка защитного инертного или активного газа. Состав газовой защиты зависит от типа свариваемого материала. Такая сварка возможна только при постоянном электрическом токе. Высокая ее производительность компенсирует неаккуратность шва и разбрызгивание, возникающее при использовании в качестве защиты активных газов (углекислый газ, кислородные смеси). Автоматическая подача проволоки в зону сварной ванны и возможность электронной регулировки рабочих настроек в аппаратах, делают ее популярной как среди профессионалов, так и у новичков сварочного дела.
    Такой метод получил широчайшее распространение в европейских и североамериканских странах. Он позволяет работать с низколегированными и высоколегированными сталями, со многими видами чугуна, алюминием, медью, никелем, марганцем и их сплавами, выполнять соединение разнотипных металлов.
  • Сварка под флюсом. При соединении деталей используется различный по химическому составу флюсовый порошок, покрывающий защитным слоем сварную ванну и область остывающего сварного шва. При термическом разрушении порошковых частиц происходит выделение защитного газа для обеспечения стабильности дуги и высокого качества сварки. Меняя виды флюса, добиваются определенных свойств металла в месте стыка.
    Такой метод, чаще всего, имеет промышленное применение и полностью автоматизирован от подачи флюса до перемещения самого сварочного аппарата. Изготовление корабельных корпусов, авиационных фюзеляжей, железнодорожных вагонов и локомотивов, роторов и турбин, спутниковых модулей и башенных кранов. Любые металлы подвергшиеся такому виду сварки выдерживают самые тяжелые условия эксплуатации, огромные перепады давления и температуры.

Газоплазменная

При данном виде сварки расплавление металла осуществляется под воздействием пламени, образующегося в результате горения кислородных смесей горючих газов. Для этого используются ацетилен, бутан, пропан, керосин, бензин, водород. Наиболее эффективным считается применение МАФ (метилацетиленовая фракция), так как она имеет высокую температуру горения (2927 С) в кислороде и хорошую теплоотдачу. Это соединение не так токсично, как дициан (4500 С) и не так взрывоопасно, как ацетилендинитрил (5000 С).

Использование в качестве источника тепла газового пламени делает этот вид сварки независимым от наличия электропитания. Потому она находит широкое применение в полевых условиях, но непригодна к автоматизированной промышленной эксплуатации, в связи с низкой производительностью.

Так же одним из ее преимуществ является постепенный регулируемый нагрев металла, что удобно при работе с листовым металлом. Использование такой сварки требует от оператора большого опыта сварочных работ.

Электрошлаковая

Расплавление кромок соединения при этом виде сварки происходит за счет нагрева шлака от расплавленного электрическим током флюса, который засыпается в проем между двумя деталями. При данном процессе используется присадочный прут или проволока. Основным материалом для сварки служат все виды сталей и чугуна, реже цветные металлы.

Этот вид сварки имеет большое промышленное значение и используется для сварки толстостенных (40-500 мм и более) крупногабаритных деталей: турбинных и роторных валов, паровых котлов и опор. Чем больше площадь свариваемой поверхности, тем выше экономическая выгода от такого метода сварки.

Плазменная

Для расплавления кромок и соединения металлических деталей используется струя плазмы, образующаяся в плазматроне или между электродом и поверхностью металла. Такая сварка характеризуется тонким точным швом и большой глубиной проплавления. Поэтому, ее применяют для соединения тонкостенных и мелких деталей в электротехнической отрасли, массивных и габаритных заготовок и конструкций в тяжелой промышленности, в строительстве и монтаже. Действию высокотемпературной струи плазмы подвержены любые виды металлов.

Кроме выше перечисленных, к термическим видам соединения относятся:

  • лазерная сварка (используется лазерный луч),
  • электронно-лучевая сварка (применяется электронно-лучевая пушка в условиях вакуума),
  • сварка с закладными нагревателями (для сварки полиэтиленовых труб используя нагревательные элементы),
  • контактная стыковая сварка оплавлением (в качестве источника теплоты выступает нагревательный элемент с фторопластовым покрытием).

Термомеханический вид сварки

Контактная сварка характеризуется нагревом соединяемых деталей и обоюдным деформированием под давлением. Точечная сварка выполняется с помощью аппаратов точечной сварки либо малогабаритными клещами. Две детали закрепляются между электродами, через них пропускается электрический ток, что приводит к локальному разогреву металла. После этого электрический ток отключают и усиливают давление электродов на обе детали. Кристаллизация локального расплавленного металла ведет к получению точечного сварного соединения. Существует односторонняя (оба электрода на одной поверхности) и двухсторонняя (электроды расположены на двух свариваемых деталях) точечная сварка. Недостатком такой сварки является возможность выполнения только нахлестного соединения. Отличается высокой производительностью и возможностью ее автоматизации.

Точечная сварка находит широкое применение в автостроительной промышленности. По всему миру автосборочные конвейеры работают с применением именно этого вида сварки. Компактные и мобильные клещи для точечной сварки используют в условиях индивидуальных гаражей и мелких автомастерских для рихтовочных работ. Крупные автосервисы и станции технического обслуживания применяют эту сварку для выполнения обширного спектра работ по кузовному ремонту.

Так же к этому типу относятся различная стыковая и рельефная сварка.Остальные виды термомеханической сварки не получили такого широкого распространения. К ним относится диффузная (соединение композитных и неоднородных металлов в вакууме или в среде защитных газов), кузнечная (соединение разогретых металлов возникает за счет пластичной деформации), сварка высокочастотными токами (пропуск токов высокой частоты через соединяемые детали) и трением (вращение деталей друг относительно друга).

Определив разновидность необходимого вам сварочного процесса, вы с легкостью сможете подобрать нужный сварочный аппарат, учитывая его индивидуальные характеристики. Сварочный процесс позволяет экономить металл на 30% и более, легко автоматизируется, отличается надежностью и герметичностью шва, низкой себестоимостью работ и небольшими затратами времени.

Доступно о сварке для новичка: виды, методы и понятия

Хотели узнать что такое сварка, каких типов она бывает, в чем понятие сварочнх работ? Какими методами соединяют изделия из металла и какое оборудование применяют? Об этом и много другом вы узнаете в нашей статье.

Что такое сварка? Такой вопрос у специалиста вызовет улыбку. Человек, который краем уха слышал, что есть такой термин, захочет узнать об этом более подробно. Постараемся просветить людей, ничего не знающих об этом, и рассказать все о сварке, ее типах и видах сварочных работ.

Определение и понятие свариваемости

Конструкции и изделия из металлов, да и не только из них, изготавливаются разъемными и неразъемными. Сварка является способом соединения, относящегося как раз к последнему типу, т. к. такую конструкцию невозможно разобрать, не разрушив.

За счет чего получают соединение неразъемного типа и каким образом это можно осуществить? В ГОСТ 2601-84 дается определение этого термина. Происходит межатомная связь между кромками соединяемых частей, но для этого необходимо создать определенные условия. Их три: нагрев до расплавления, давление или комбинация указанных способов. Место соединения называется швом сварного соединения. Представляет собой сплав, который образуется в результате плавления кромок или плавления с добавлением присадочного материала, а также с помощью давления или одновременного действия обоих видов – плавления или пластического состояния и давления.

Термин «сварная конструкция» означает, что она изготовлена каким-либо видом сварки из металлических конструкционных частей. Невозможно назвать отрасль, где бы не применялась сварка – выдающееся изобретение русских ученых. С ее помощью не только соединяют отдельные части, но и наплавляют слои металла на изношенные участки или для придания особых свойств верхнему слою. Этим методом режут металл на части, осуществляют демонтаж и выполняют ремонтные работы. Сваркой соединяют заготовки из разных марок металлов толщиной от сотых долей мм до 2 метров. Остается правильно подобрать вид сварки и технологию ее проведения.

  • хорошо;
  • удовлетворительно;
  • плохо;
  • ограниченно свариваемые.

От того, к какой группе относится металл, зависят выбор способа сварки и технологии ее осуществления. Хорошо свариваемые материалы не требуют особых условий проведения сварки. Их не подогревают ни до, ни в процессе сварки, ни после ее осуществления. Удовлетворительно свариваемые металлы должны перед выполнением сварки подогреваться до установленной техпроцессом температуры, а также после ее окончания подвергаться термической обработке. Такие меры помогут предотвратить возникновение трещин в процессе проведения сварки. Ограниченно свариваемые металлы подвергают термообработке до соединения кромок заготовок и после застывания шва. Марки металлов, относящиеся к плохо свариваемым, склонны к трещинообразованию и требуют особых условий работы. Это термообработка до процесса соединения, подогрев в ходе ведения сварочного процесса и после его осуществления, а также создание особых условий охлаждения.

Различают 2 разновидности свариваемости:

  • технологическую;
  • физическую.

Первый вид подразумевает воздействие сварочного цикла на получение шва, который должен соответствовать эксплуатационным свойствам изделия. Второй – получение соединения с требуемой химической связью. Получаемый при ведении и окончании сварочного процесса шов должен по химическим характеристикам соответствовать соединяемому металлу, а по прочности и герметичности не уступать металлу, из которого изготовлена конструкция или изделие.

Классификация

  • физические (вид источника тепловой энергии);
  • технические (применяемые меры, позволяющие защитить расплавленный металл при выполнении сварки и создание условий для получения соединения высокого качества);
  • технологические (они индивидуальны и указываются в техпроцессе для изготовления конкретной конструкции или изделия).

Виды сварки, которых насчитывается около 100, относят к одному из 3 классов, в зависимости от применяемого оборудования и технологии выполнения:

  • термический, где применяются источники нагрева с температурой, достаточной для расплавления металла;
  • механический – в основе этого класса лежат давление и энергия механического типа;
  • термомеханический – совмещает в себе нагрев и давление.
  • способу ведения (прерывистый и непрерывный);
  • степени механизации (автоматизированная, ручная, механизированная, автоматическая);
  • способу защиты металла шва (в защитном газе, пене, вакууме, воздухе, под флюсом, по флюсу, комбинированная);
  • типу защитного газа (инертный, активный, смесь инертного и активного);
  • виду активного газа (водород, углекислый газ, азот, водяной пар, смесь);
  • виду инертного газа (аргон, гелий, смесь аргона с гелием в необходимых пропорциях);
  • характеру защиты металла (в контролируемой атмосфере и со струйной защитой);
  • защите обратной стороны шва (с защитой и без нее).

Каждый вид имеет свои характерные особенности, оборудование сварочного поста, расходные материалы и нюансы выполнения. Сварка является распространенным способом изготовления продукции и конструкций, которые широко применяются во многих отраслях промышленности, сельского хозяйства, судо— и кораблестроении, строительстве, при осуществлении наплавочных и резательных работ.

Внимание! Независимо от выбранного способа сварки кромки соединяемых деталей должны быть подготовленными к ведению процесса – очищены от загрязнений и зачищены до блеска.

Термические классы сварки

Дуговая. Может осуществляться вручную, полуавтоматами с флюсовой и газовой защитой. При этом используется электрод неплавящийся или плавящийся. Сущность метода: в результате горения сварочной дуги образуется тепло, которое приводит в жидкое состояние кромки соединяемых частей, они, перемешиваясь, образуют при застывании шов. Покрытие на стержне электрода способствует получению качественного прочного соединения и защищает от воздействия вредных компонентов, имеющихся в составе воздуха.

Полуавтоматическая сварка под слоем флюса – это процесс, при котором перемещение дуги выполняется сварщиком вручную, а проволока и флюс подаются в автоматическом режиме, что повышает производительность труда. У автоматической сварки перемещение дуги тоже выполняется автоматически. Соединение осуществляется с помощью специально для этих целей разработанных аппаратов и установок отечественных или зарубежных производителей. Применяемое в качестве флюса вещество выполняет защитную функцию и восполняет сварной шов химическими элементами, которые выгорают при расплавлении в основном металле.

При осуществлении соединения с применением защитных газов сварочная ванна может защищаться активными (вступающими в реакцию с металлом) или инертными (не вступающими с металлом в реакцию) газами. Сварку при серийном и многосерийном производстве выполняют полуавтоматами, автоматами или роботами.

Газовая. Расплавление выполняется пламенем, исходящим из горелки при сжигании газа в смеси с кислородом. Горючими веществами служат ацетилен, смеси пропан-бутановые, пары жидких горючих и др.

Лучевая. Имеет несколько разновидностей по способу осуществления: электронами, ионами и плазмой. Применяют для изготовления конструкций и изделий из металлов и сплавов, относящихся к тугоплавким и активным в химическом плане. Например, соединение электронно-лучевым способом выполняется в герметизированной камере, из которой откачан воздух до необходимой степени разряжения. Плавление кромок осуществляется лучом быстролетящих электронов и фокусируемых специальной электромагнитной системой. Энергия движения электронов превращается в тепло. Соединение может происходить с колебаниями электронного луча в разных плоскостях и без них.

Пример выполнения термитной сварки по месту проведения работ на видео:

Электрошлаковая. Используется тепло, которое выделяется при пропускании сварочного тока через специальное вещество – шлак электропроводного типа. Соединяют таким способом заготовки из металла толщиной до 100 см. Различают сварку одно—, двух— и многоэлектродную. Электрод может быть проволочным, пластинчатым или в виде мундштука.

Основные виды сварки механического класса

Сварка трением. Соединение кромок происходит за счет нагрева, осуществляемого трением, которое вызвано перемещением их относительно друг друга или вставки между ними с применением давления. Используется для соединения металлов, сплавов и термопластиков, которые являются продукцией авиа— и автомобилестроения.

На видео показана технология осуществления сварки трением:

Холодная сварка. Соединение кромок выполняется без нагрева внешними источниками тепла, за счет проникновения сварочной массы жидкой или пластилинообразной в поверхности кромок при их деформировании. Масса – это состав полимерного типа, обладающий свойствами прочно склеивать части. По форме выполнения соединения она может быть точечной, стыковой и шовной и выполняться со сдвигом или сдавливанием. Такой вид сварки используется в ремонтных целях работниками ЖКХ. Его часто применяют домашние умельцы.

Сварка взрывом. Соединение кромок происходит за счет соударения частей, вызванного взрывом. Для этого применяют вещества насыпного типа. Это гексоген, аммиачная селитра, аммонал и др. Способ применяют для сварки разнородных металлов и их сплавов.

Читайте также:  Антибактериальная обработка кондиционеров: для чего делается очистка и дезинфекция, какие средства для этого применяются

Ультразвуковая сварка. Источником энергии являются колебания продольные и изгибные ультразвукового типа. Применяют ультразвук мощностью до 10 кВт частотой от 18 до 180 кГц. Соединение происходит за счет механических колебаний, теплового эффекта от них и внешнего давления, которое прикладывается к поверхностям. Это позволяет соединять заготовки в труднодоступных местах по рельефу, с раздавливанием кромок, внахлест и другими видами конфигурации.

Термомеханические классы сварки

Соединение выполняется комбинированным способом – с использованием давления и нагрева. Методы сварки следующие:

Кузнечная. Этот вид еще называют «сварка ковкой». Сущность способа: на разогретый до определенной температуры металл воздействуют ударным инструментом (молотом или рабочим органом кузнечного пресса). Применяется для сварки сталей с содержанием углерода не более 0,3%.

Контактная. Соединение заготовок выполняют на специальных сварочных машинах, которые называются контактными. Детали могут соединяться в одной или в нескольких точках, по шву, рельефу, плоскости касания и методу, разработанному нашим соотечественником Игнатьевым. По характеру протекания процесса швы выполняются с оплавлением прерывистым и непрерывным, а также сопротивлением. В месте расположения электрода происходит нагрев и сжатие. Контактная сварка широко применяется при изготовлении корпусов металлоконструкций, деталей и изделий, применяемых в автомобильной, машино—, судостроительной промышленности, сельском хозяйстве.

Диффузионная. Соединение кромок осуществляется за счет взаимной диффузии атомов при воздействии температуры. Сварка может происходить за счет индукционного, радиационного, светового нагрева с прокладкой промежуточной и без нее.

Вы когда-нибудь сталкивались со сваркой, особенно с ее уникальными видами? Поделитесь своим опытом в комментариях.

Доступно о сварке для новичка: виды, методы и понятия

  • Главная
  • Услуги
  • Обучение
  • Обучение сварщиков
  • Обучение дефектоскопистов

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ И СПОСОБЫ СВАРКИ

Сварка это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. В настоящее время создано очень много методов сварки. Все известные виды сварки принято классифицировать по основным физическим, техническим и технологическим признакам. По физическим признакам, в зависимости от формы используемой энергии, предусматриваются три вида сварки: термическая сварка, термомеханическая сварка и механическая сварка.

Термический вид сварки включает все методы с использованием тепловой энергии (дуговая сварка, газовая сварка, плазменная сварка и т. д.).

Термомеханический вид объединяет все методы сварки, при которых используются давление и тепловая энергия (контактная сварка, диффузионная сварка)

Механический nbsp;вид включает методы сварки, осуществляемые с помощью механической энергии (холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка взрывом).

Методы сварки классифицируются по следующим техническим признакам:

• по типу защитного газа (в активных газах, в инертных газах);
• по способу защиты металла в зоне сварки (на воздухе, в среде защитного газа, в вакууме, под слоем флюса, с комбинированной защитой);
• по степени механизации (ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая);
• по характеру защиты металла в зоне сварки (со струйной защитой, в контролируемой атмосфере).


НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ МЕТОДЫ СВАРКИ

Дуговая (электродуговая) сварка. Дуговая сварка металла это сварка плавлением, при которой нагрев свариваемых кромок осуществляется теплом электрической дуги. Наибольшее применение получили четыре способа дуговой сварки.

Ручная дуговая сварка металла

Может производиться двумя способами:неплавящимся электродом и плавящимся электродом.
При ручной дуговой сварке неплавящимся электродом свариваемые кромки изделия приводят в соприкосновение. Между неплавящимся (угольным или графитовым) электродом и изделием возбуждают дугу. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный материал нагреваются до плавления, образуется ванночка расплавленного металла. После затвердевания металл в ванночке образует сварной шов. Этот способ используется при сварке цветных металлов и их сплавов, а также при наплавке твердых сплавов.
При ручной дуговой сварке плавящимся электродом используется так называемый штучный электрод с покрытием-обмазкой. Этот способ является основным при ручной сварке. Электрическая дуга возбуждается аналогично первому способу, но расплавляет и электрод и кромки изделия. Получается общая ванна жидкого металла, которая, охлаждаясь, образует шов.


Автоматическая и полуавтоматическая сварка металла под флюсом

Автоматическая и полуавтоматическая сварка металла под флюсом выполняется путем механизации основных движений, выполняемых сварщиком при ручной сварке металла – подачи электрода в зону дуги и перемещения его вдоль свариваемых кромок изделия. При полуавтоматической сварке механизирована подача электрода в зону дуги, а перемещение электрода вдоль свариваемых кромок производит сварщик вручную. При автоматической сварке металла механизированы все операции, необходимые для этого процесса. Жидкий металл в ванночке защищают от воздействия кислорода и азота воздуха расплавленным шлаком, образованным от плавления флюса, подаваемого в зону дуги. Такая сварка металла обеспечивает высокую производительность и хорошее качество сварного шва.

Дуговая сварка металла в защитном газе

Дуговая сварка металла в защитном газе выполняется неплавящимся (вольфрамовым) или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов формируется за счет металла расплавленных кромок изделия. При необходимости в зону дуги подается присадочный материал. Во втором случае подаваемая в зону дуги электродная проволока расплавляется и участвует в образовании шва. Защиту расплавленного шва от окисления и азотирования осуществляют струей защитного газа, оттесняющего атмосферный воздух из зоны дуги.

Электрошлаковая сварка металла

Электрошлаковая сварка металла осуществляется путем плавления металла свариваемых кромок изделия, расположенных вертикально или под углом 45 о , и электрода теплотой, выделяемой током при прохождении через расплавленный шлак. Кроме того, шлак защищает расплавленный металл от воздействия воздуха. Снизу к свариваемым изделиям приваривается вручную поддон. По обе стороны зазора между изделиями прижимаются формирующие шов медные ползуны с водяным охлаждением. Затем на поддон насыпается специальный флюс, над которым располагаются одна или две электродные проволоки. Дуга возбуждается под флюсом между электродами и поддоном. В зону горения дуги электродная проволока подаётся специальным механизмом. За счёт тепла дуги электродная проволока и флюс расплавляются, в результате образуется ванна расплавленного металла и над ней шлаковая ванна. В дальнейшем необходимое тепло образуется за счёт прохождения тока через расплавленный шлак, обладающий высоким сопротивлением (согласно закону Ленца-Джоуля). По мере накопления в ванне жидкого металла и шлака медные ползуны вместе с механизмом подачи электродной проволоки и флюса перемещаются автоматически снизу вверх со скоростью подъёма жидкого металла.

Особые виды сварки металла

В промышленности и строительстве все более широкое распространение получают тугоплавкие и химически активные металлы и сплавы. Они применяются в особо ответственных узлах. Для получения высококачественных швов в этих случаях используют источники с высокой концентрацией теплоты и осуществляют сварку в среде с очень низким содержанием кислорода, азота и водорода. Наиболее часто применяются электронно-лучевая и плазменная сварки.

Электронно-лучевая сварка металла осуществляется путем использования кинетической энергии концентрированного потока электронов, движущихся с большой скоростью в вакууме. Устройство для электронно-лучевой сварки похоже на устройство кинескопа (катод, ускоряющий электрод, магнитная линза, напряжение 30-100 кВ).

Плазменная сварка металла основана на использовании струи ионизированного газа – плазмы, содержащего электрически заряженные частицы и способного проводить ток. Энергия дуговой плазменной струи зависит от сварочного тока, напряжения, расхода газа и др. факторов. Источники питания дуги должны иметь рабочее напряжение более 120 В. Плазмообразующий газ служит также защитой расплавленного металла от окружающего воздуха.


КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Существующие методы сварки плавлением могут быть классифицированы по виду источников теплоты, способы сварки – по характеру защиты ванны и свариваемого металла от взаимодействия с атмосферой воздуха, особенности введения теплоты, степени автоматизации процессов и другим признакам. По виду источника теплоты могут быть выделены методы сварки плавле­нием: дуговая электрошлаковая; электронно-лучевая; свето-лучевая; газовая; плазменная; термитная.

По характеру защиты свариваемого металла и сварочной ванны от окружающей атмосферы могут быть выделены способы сварки со шлаковой, газошлаковой и газовой защитой.

По особенностям введения теплоты различают способы сварки с непрерывным нагревом и импульсным.

По степени автоматизации процесса существующие способы сварки могут быть разделены на ручную, механизированную и автоматическую.

Характеристика наиболее широко применяемых в промышлен­ности методов и способов сварки плавлением, учитывающая отме­ченные технологические признаки, приведена в таблице

Отличительные признаки способов сварки

Дуговая сварка

Электрошлаковая сварка

Теплота, выделяющаяся при бомбардировке поверхности на­грева заряженными частицами, и теплота плазмы столба дуги

Теплота, выделя­ющаяся при прохо­ждении тока через расплавленный шлак

Газошлаковая и газовая инертными и активными газа­ми. Местная и общая. При нормальном внешнем и повы­шенном давлениях и в вакууме

Ручная, механизированная и автоматическая

Автоматическая и механизированная

Отличительные признаки способов сварки

Лазерная сварка

Электронно-лучевая сварка

Теплота, выделяющаяся при бомбардировке поверх­ности нагрева электронами, получившими ускорение в поле высокого напряжения

Теплота, выделяющая­ся при поглощении по­верхностью нагрева ин­дуцированного излуче­ния с определенной дли­ной волны

Общая в вакууме

Газовая инертными га­зами. Местная и общая. При нормальном и повы­шенном давлениях и в вакууме

Отличительные признаки способов сварки

Газовая сварка

Плазменная сварка

Термитная сварка

Теплота, полу­ченная при сжи­гании горючего газа в кислороде

Теплота, содержащаяся в ионизированном газовом потоке

Теплота, со­держащаяся в перегретом жидком рас­плаве

Газовая и га­зошлаковая

Газовая, инерт­ными и актив­ными газами. Местная и общая

Ручная и авто­матически

СВАРИВАЕМОСТЬ И ПАЯЕМОСТЬ МЕТАЛЛОВ

Одним из важнейших свойств металлов является их способ-ность подвергаться той или иной обработке. Можно говорить о способйости металлов пластически деформироваться в холод­ном или горячем состоянии, обрабатываться резанием, изме­нять свои свойства под влиянием термической обработки и т. д.. Очевидно, можно и необходимо говорить о способности метал­лов соединяться в процессе сварки и пайки – о их свариваемо­сти и паяемости. Что следует понимать под свариваемостью и паяемостью металлов и как их оценивать?

Содержание понятия свариваемость металлов не остава­лось неизменным. Впервые оно было сформулировано в конце 20-х, в начале 30-х годов прошлого века. В соответствии с уровнем развития сварки и встречающимися затруднениями под свариваемостью понимали отношение металлов к тепло­вому воздействию. При сварке сталей с повышенным содержа­нием углерода в то время наибольшие затруднения вызывало предупреждение появления трещин в околошовных участках.
В последующие годы, с одной стороны, резко расширилась номенклатура металлов и сплавов, используемых в сварных, конструкциях, с другой, – были разработаны и применены на практике многие новые методы сварки, значительно усовершен­ствована технология сварочных процессов, достигнуты большие-успехи в разработке теоретических основ сварки. В этих усло­виях изменились и те затруднения, с которыми приходилось, иметь дело при сварке.
Очевидно, что при определении понятия свариваемости ме­таллов необходимо исходить из физической сущности сварки и отношения к ней металлов. Сварку целесообразно рассматри­вать как сочетание нескольких одновременно протекающих; процессов: взаимная кристаллизация металлов, тепловое воз­действие на металл в околошовных участках и плавление, ме­таллургическая обработка и кристаллизация металла шва. Под свариваемостью, следовательно, необходимо понимать отноше­ние металлов к этим основным процессам.
Если металлы однородны, то взаимная кристаллизация лю­бой формы между ними принципиально возможна. Однако свое­образные условия протекания сварки (высокая температура, рост дендритов от поверхностей частично оплавленных зерен, большая скорость кристаллизации, значительная степень де­формации и др.) в некоторых случаях могут вызвать пониже­ние свойств сварных соединений в области взаимной кристал­лизации.
Понижение свойств металла в области взаимной кристал­лизации возможно и при неправильном подборе присадочного-металла. Например, при сварке алюминиевых сплавов часто-используют присадочные прутки из алюминиевокремниевого-сплава с 5% Si марки АК- Однако при сварке сплавов, содер­жащих магний, магний взаимодействует с кремнием присадоч­ного металла, образуя Mg2Si, включения которого неблагопри­ятно влияют на свойства сварного соединения.
При сварке однородных металлов процесс взаимной кри­сталлизации принципиально возможен. Следует лишь оцени­вать в необходимых случаях степень возможного понижения свойств соединения в области взаимной кристаллизации.
При соединении разнородных металлов процесс взаимной кристаллизации далеко не всегда возможен. Например, эта имеет место тогда, когда металлы образуют химические соеди­нения. В этих случаях внутрикристаллическая форма связи,

между металлами возникнуть не может. Очевидно, такие ме­таллы принципиально сварены быть не могут. Это дает право ввести понятие о принципиальности свариваемости металлов. Принципиальная свариваемость есть способность пары метал­лов в условиях сварки образовать соединения на основе вза­имной кристаллизации (внутрикристаллическая форма связи).
В тех относительно редких случаях, когда разнородные ме­таллы могут быть сварены, необходимо оценивать свойства •сварных соединений в области взаимной кристаллизации – сте­пень их принципиальной свариваемости.
Поскольку существуют два различных вида процесса сварки (сварка с расплавлением металлов и сварка в пластическом со­стоянии), то принципиальную свариваемость необходимо со­ответственно подразделять для каждого из этих видов про­цесса.
Условия протекания второго и третьего процессов опреде­ляются методом сварки и его режимами. Поэтому отношение к ним металлов называется технологической свариваемостью. Технологическая свариваемость, в свою очередь, подразде­ляется на тепловую свариваемость (отношение металлов к теп­ловому воздействию) и металлургическую свариваемость (от­ношение металлов к плавлению, металлургической обработке и последующей кристаллизации).
Оценка тепловой свариваемости производится по отноше­нию к вполне определенному свариваемому металлу. Несколько сложнее с оценкой металлургической свариваемости.
Если свариваются детали из одного металла и применяется аналогичный присадочный металл (или последний отсутствует), оценка металлургической свариваемости производится для вполне определенного металла. Если же свариваются неодина­ковые металлы или присадочный металл иной, то оценку метал­лургической свариваемости необходимо производить с учетом образующихся сплавов в металле шва, что несколько услож­няет вопрос. С другой стороны, путем соответствующего под­бора присадочного металла, обеспечивающего получение оп­тимального состава металла шва, можно улучшить металлур­гическую свариваемость металлов.
Оценку технологической свариваемости необходимо произ­водить применительно к конкретному методу сварки, а иногда и к определенным технологическим режимам. Очень часто ме­талл хорошо сваривается одним методом и неудовлетворитель­но другим. Например, дуралюмин удовлетворительно свари­вается точечной сваркой и плохо – газовой.
Технологическая свариваемость не есть нечто присущее ме­таллам и сплавам. С развитием технологии сварки плохо сва­ривающиеся металлы и сплавы часто становятся хорошо сваривающимися. Правильная оценка технологической сваривае­мости требует глубокого анализа процесса сварки и хорошего изучения свойств свариваемого металла.
В настоящее время разработано много методик определе­ния тепловой свариваемости металлов. Несколько сложнее оп­ределение металлургической свариваемости. Большое число факторов, влияющих на металлургическую свариваемость, тре­бует для ее определения более сложных экспериментальных ис­следований. На практике этот вопрос решается путем проверки химического состава металла шва, его механических свойств, чувствительности к образованию трещин и газовой пори­стости и т. д.
До настоящего времени еще не сформулировано понятие о паяемости металлов – об их способности образовывать со­единения при пайке. Очевидно, решение этого вопроса должно быть аналогичным определению свариваемости металлов. Под паяемоетью металлов и сплавов необходимо понимать их отно­шение ко всей совокупности процессов, происходящих при пайке. Последние, аналогично сварке, могут быть подразде­лены, как уже указывалось выше, на три обобщенных процесса. Следовательно, паяемость и есть отношение металлов и спла­вов к этим процессам.
Однако следует отметить, что с помощью пайки могут быть соединены любые однородные и разнородные металлы. По­этому введение понятия о принципиальной паяемости метал­лов вряд ли имеет практический смысл. Правильный подбор припоез позволяет обеспечить в подавляющем большинстве случаев вполне удовлетворительные свойства соединения в об­ласти непосредственного взаимодействия припоя с паяемым ме­таллом.

Что такое сварка и какие виды бывают

В промышленности, строительстве и при ремонте используются различные способы стыковки деталей конструкций. Наибольшее распространение получили разнообразные виды сварки, которыми скрепляют не только однотипные и разнородные металлы, но также стекло, пластик, керамику. Популярность технологии объясняется высокой прочностью и надежностью соединений.

Определение процесса сварки

Независимо от вида, сваркой называют технологию создания неразъемных соединений путем нагрева, деформирования или комбинированием обоих методов. Сущность сварки заключается в том, что под действием внешнего источника энергии (тепла, давления) между соединяемыми материалами образуются прочные связи на межатомном уровне. После кристаллизации в процессе остывания на стыке образуется сварочный шов. В зависимости от вида материала и условий проведения работы, это локальный или общий нагрев и деформирование стыкуемых поверхностей.

Классификация видов сварки

В зависимости от критериев, классификацию способов сварки выполняют по виду защиты расплавленного металла от кислорода воздуха, способу управления процессом, материалу и т. д. Также учитываются технологические особенности проведения сварочных работ. По способу воздействия на детали выделены три основных вида сварки:

  1. Механическую проводят внешним давлением, под действием которого поверхности деформируются, что приводит к плотному соединению.
  2. Термическую выполняют с применением дополнительных материалов, которые расплавляются теплом от источника энергии. Жидкий металл заполняет промежуток между заготовками, после остывания образуется прочное соединение.
  3. При термомеханических (комбинированных) видах сварки детали подвергаются совместному воздействию тепла и давления. Для повышения пластичности детали предварительно нагревают, затем сжимают.

Термический класс сварки

Эти способы сварки выполняются с образованием сварочной ванны из расплавленного металла деталей и электрода или присадочного материала.

Дуговая

Тепло для локального плавления металла заготовок выделяется при горении электрической дуги между электродом и заготовками. Для зажигания кратковременно касаются электродом поверхности, затем отводят на расстояние 2 — 5 мм. Чем короче дуга, тем выше ее температура.

Для соединения деталей используют следующие методы сварки:

  • ручную, когда все манипуляции с электродом выполняет сварщик;
  • полуавтоматическую с подачей электродной проволоки механизмом, установленным в аппарате;
  • автоматическую, когда процесс выполняется по заданному алгоритму без вмешательства человека.

Дуговой вид выполняется плавящимися и неплавящимися угольными или вольфрамовыми электродами с введением присадочной проволоки в рабочую зону. Для защиты расплавленного металла от соприкосновения с воздухом механизированные способы проводят под флюсом или в среде инертного газа.

Газовая

В отличие от дугового вида при газовой сварке нагрев и охлаждение материала происходит более медленно. Поэтому этим методом проще сваривать тонкостенную сталь, цветные металлы, проводить наплавку. Независимость от электроэнергии позволяет работать в полевых условиях.

Стык нагревается факелом горелки, который образуется при сгорании в чистом кислороде ацетилена, пропана, водорода, паров бензина или керосина. Шов формируется за счет плавления присадочного материала. Для сварочных работ чаще используют ацетилен, температура пламени которого доходит до 3100⁰C. Похожая по принципу работы плазменная сварка выполняется струей ионизированного газа с температурой больше 10000⁰C.

Лучевая

Технология основана на плавлении материала деталей световым лучом лазера или потоком электронов, создаваемого электронной пушкой. Оба метода применяются преимущественно в радиоэлектронной отрасли для соединения и крепления микроэлементов. Чтобы луч не рассеивался, электронно-лучевая сварка проводится в вакуумной камере.

Лазерная сварка позволяет накладывать швы с высокой точностью. При этом, практически не нагреваются прилегающие поверхности, что исключает деформирование даже очень тонкого материала. Для работы в труднодоступных местах изменяют направление луча призмами. Процесс рекомендуется проводить в среде инертного газа.

Термитная

Для сварки этого вида используют порошкообразную смесь (термит), состоящую из алюминия, магния, окислов железа. При сгорании образуется тепло, которое расплавляет кромки заготовок. Расплавленный термит смешивается с металлом деталей, после кристаллизации образуется соединение.

Читайте также:  Дендробиум: сорта, посадка и уход, размножение и пересадка

Для запуска процесса термит дистанционно поджигают пиропатроном, электрическим разрядом, бикфордовым шнуром. Температура горения смеси достигает 2700⁰C, которой достаточно для сварки металлов распространенных видов. Термитным способом ремонтируют крупногабаритное оборудование, рельсы, сращивают провода на линиях электропередачи.

Электрошлаковая

Эта разновидность термической сварки применяется для соединения стали толщиной от 5 см до 3 м. Заготовки устанавливают вертикально, зазор между ними с обеих сторон закрывают подвижными ползунами из меди с водяным охлаждением. Снизу на поддон насыпают слой флюса, под которым зажигают дугу.

После расплавления флюса образовавшийся шлак становится электропроводным. Дуга гаснет, но проходящего через шлак тока хватает для плавления новых порций флюса, электрода и кромок. По мере остывания расплава в сварочной ванне ползуны постепенно передвигаются выше. Этим способом соединяют заготовки за один проход независимо от их толщины без образования трещин.

Термомеханический класс сварки

Комбинированными видами соединяют небольшие детали, если другими способами невозможно создать качественный шов. К термомеханическому классу относят следующие виды сварки:

  • кузнечную;
  • контактную;
  • диффузионную.

Кузнечная

Этим способом соединяли железные заготовки задолго до изобретения современных классов сварки. Заготовки нагревают в горне, кладут одна на другую, скрепляют ударами молота. Механизированный подвид, когда заготовки сдавливаются прессом, называют прессовой сваркой.

Качество соединения зависит от опытности мастера. Перечень металлов, которые можно сваривать этим методом, ограничен видами с хорошей пластичностью. Из-за малой производительности и низкой надежности соединения кузнечный вид сварки применяется редко.

Контактная

Металл нагревают током, проходящим через место соприкосновения заготовок, затем сжимают или осаживают. Этот вид легко автоматизируется, поэтому широко используется на предприятиях машиностроительной отрасли в составе роботизированных комплексов.

В зависимости от решаемых задач контактный вид сварки выполняют как:

  1. Точечную, зажимая детали между электродами. После подачи тока в месте сдавливания образуется точечное соединение.
  2. Стыковую с нагревом всей площади соприкосновения.
  3. Рельефную с предварительным нанесением выступов (рельефов) на соединяемые плоскости. После подачи тока рельефы деформируются, поверхность выравнивается.
  4. Шовную, когда детали соединяют внахлест роликовыми электродами.

Диффузионная

Технология основана на взаимном проникновении (диффузии) атомов материалов, если их плотно прижать один к другому. При нагреве скорость обмена частицами увеличивается. Сварку проводят в вакуумной камере или среде инертного газа. Детали сжимают с усилием не меньше 20 МПа, поверхностные слои нагревают электротоком до температуры близкой к точке плавления. Для надежного сцепления заготовки оставляют в этом положении на некоторое время, не отключая ток.

Механический класс сварки

Эти виды сварки выполняют за счет энергии трения, взрыва, давления, ультразвука. При их воздействии выделяется тепло, достаточное для плавления материала.

Трением

Технология входит в список перспективных разработок. Одну из соединяемых заготовок крепят неподвижно, другая, прижатая к ней, вращается. Подробная классификация сварки трением включает следующие подвиды:

  1. С перемешиванием выполняется на оборудовании, оснащенном инструментом вращения с двумя элементами ― основанием (бурт) и наконечником (пин). Соединение создается методом выдавливания с последующим перемешиванием.
  2. Радиальной стыкуют трубы, помещая вращающееся кольцо между торцами.
  3. Штифтовой заделывают небольшие сквозные повреждения. На месте дырки просверливают круглое отверстие, в которое вставляют вращающийся штифт из такого же металла что и основной.
  4. Линейная выполняется без вращения. Заготовки трут одна о другую пока не начнут плавиться стыкуемые поверхности, затем повышают усилие сдавливания.
  5. При инерционном виде сварки заготовки двигают за счет энергии предварительно раскрученного маховика.

Холодная

В основу технологии заложен принцип сжатия деталей пуансонами с усилием 1 — 3 ГПа. Точечную сварку проводят стержнями, шовную роликами. Пуансон вдавливают в заготовку до образования пластической деформации, что способствует появлению межатомных связей и созданию соединения между деталями. Сварку выполняют простым сжатием или со сдвигом деталей после сдавливания. Прочность соединения зависит от качества подготовки места стыка, степени сжатия, характера воздействия (вибрационное либо статичное).

При соединении встык величину деформации ограничивают размером выступающих из зажимов частей заготовок. Чтобы предотвратить коробление листов при соединении внахлест, их закрепляют прижимами. После пластической деформации металл становится тверже, поэтому прочность шва выше, чем у заготовок.

Холодный вид соединения применяют для работы с алюминием, медью, цинком, серебром и другими металлами с низкой температурой плавления.

Взрывом

Для сварки этим способом над стационарной заготовкой под углом 3 — 10⁰ или параллельно с зазором 2 — 10 мм устанавливают подвижную (метаемую) деталь. На верхнюю пластину помещают равномерный слой взрывчатки с детонатором. Чтобы предотвратить боковой разлет металла, площадь подвижной заготовки делают больше чем у нижней.

После подрыва подвижная деталь под действием ударной волны с большой скоростью ударяется о нижнюю пластину. В месте соприкосновения образуется давление, значительно превышающее прочность металлов, при котором материал начинает течь как жидкость. В результате поверхности одновременно деформируются, создавая соединение. Длительность процесса не превышает миллионных долей секунды, поэтому диффузия происходит только в поверхностных слоях.

Несмотря на то, что до сих пор не разработана детальная методика этого вида, сварка взрывом получила широкое применение в промышленности для стыковки разнородных материалов. Таким способом получают биметаллические соединения, детали и заготовки больших размеров, наносят плакирующие слои толщиной до 45 мм.

Ультразвуковая

Такой вид сварки проводится преобразователем ультразвуковых волн в механические колебания в сочетании с небольшим давлением. При воздействии на поверхность сначала за счет сухого трения разрушается оксидная пленка, затем плавится материал. Поэтому нет необходимости в тщательной подготовке стыка. Для повышения прочности шва детали предварительно подогревают.

Помимо металлов, в том числе тугоплавких, этим видом соединяют пластик, кожу, ткани. Также доступно сваривание стекла и керамики с металлом, фольги толщиной 0,001 мм. При необходимости детали можно сваривать с металлической или пластмассовой прослойкой между ними.

В сварочном деле постоянно что-то меняется, улучшается, дорабатывается. Поэтому для повышения мастерства полезно знакомиться с новинками и тестировать на практике. Какие-то из них пригодятся профессиональным сварщикам, другие для домашних работ.

Виды сварки металлов

На сегодняшний день применяются различные виды стыковки металлов, основные различия и характеристики подразделяются на техническую, физическую, а также технологические разновидности. Технологический процесс соединения подразумевает взаимодействия материалов на межатомном уровне путем воздействия температур. Несъемные крепления используются для множества материалов, основные из них металлические детали, также свариваются стекло, пластмасса и керамика. Процесс происходит основными способами ручной, полуавтоматической или автоматической, в зависимости от характеристик механизмов.

Понятие процесса сварки

Энергия подводится к электроду, материалу для сварки, путем усиления через инвертор. Определение сварки начинается с того, что воздействие электрической дуги приводит к расплавлению металла электрода, что приводит к образованию сварочной ванны. При процессе образования ванны происходит смешивание с основным материалом, шлаки всплывают на поверхность и служат как защитная пленка. Затвердевание металла после процессов называется процессом сварки.

Для определения, что такое сварка, важно знать, что существует два вида электродов – неплавящиеся и плавящиеся. Неплавящийся электрод подразумевает использование присадочной проволоки, которая вводится в сварочную ванну отдельно. Второй вариант плавит непосредственно прут электрода. Защита от окисления в процессе стыковки производится газами, подводящийся при горении головки. Существуют переменные и постоянные агрегаты, при работах с агрегатами постоянного тока происходит более качественный, равномерный шов.

Физические признаки сварки

Взаимодействие металлов или других материалов происходит путем межатомного воздействия элементов. При обычных температурных показателях материалы не взаимодействуют друг с другом вне зависимости от условий, из-за твердой структуры металлов. Загрязнение поверхностей при соединении в виде образований жира или окисей оказывает значительное влияние при процессе связки металлов.

Под действием сдавливания возможно физическое соединение на поверхности или пластическая деформация. Атомно — металлические связи происходит путем взаимодействий электронных соединений при сварке металлов, а также стыковка ковалентных металлов. Определение типа и вида сварки происходит по нескольким параметрам взаимопроникновения, например сдавливание, распайка и термомеханическое воздействие.

Расплав металла сваркой

Расплавление материала происходит без воздействия внешних механических сил, обеспечивается необходимая температура сварочными дужками, газовым пламенем, другим источникам энергии. Виды сварочных работ под давлением подразумевают деформацию металла, что придает текучесть жидким соединениям. Процесс стыковки материалов происходит за счет наплыва свежих слоев материала друг на друга.

Технологичность главное свойство сварных работ

Существует множество разновидностей способов, видов сварочных работ. Классификация имеет прямую зависимость от типа материала и оборудования. Распространенные виды сварочных работ:

  • электрошлаковые;
  • дуговые;
  • плазменное и электронно-лучевое;
  • световые, газовые;
  • ультразвуковые;
  • холодные, печные, контактные виды.

Важность технологических свойств

Бесперебойность процесса и его механизацию обеспечивают технологические свойства. Металлический компонент в сварочном шве остается защищенным в случае соблюдения требований и технологий. Виды сварки подразделяются на:

  • вакуумные;
  • воздушные;
  • защитно — газовые;
  • по флюсные;
  • пенные;
  • под флюсные виды.

Степень расплавленной среды материала подразделяется на атмосферную и струйную разновидность. Расплавленное вещество на дужке сварного шва характеризует струйную технологию. Характер заменимости способствует возможной замене газа на более или менее активный. Существует совокупность активных или инертных соединений газов. Степень механизации подразделяется на ручную, механизированную и полностью автоматический процесс.

Классификация способов сварки

Основными способами создания сварочных швов выделяются три основные виды сварки. Плавление элементов без прилагаемого усилия или давления применяется к оборудованию, способному работать электрической дугой или газовым пламенем. Расплавленные металлы соединяются в сварочной ванне, образуя защитный слой поверх деталей для предотвращения окислов и взаимодействия с кислородом.

Термомеханическим видом соединения подразумевается применение давления и тепловой энергии. Подогрев заготовок элементов осуществляется за счет тепловой энергии, механическое усилие придает нужное соединение пластичному металлу. Классификация сварки имеет третий вид, при котором производится давление на части материалов. В результате действий, материал сжижается, становится текучим, что дает возможность соединить материалы в труднодоступных местах. Загрязнённый слой отводится на поверхность текучей жидкости, в результате чего появляется обновлённый слой, чистый шов.

Термический класс сварки

Данный класс сварочных работ выполняется путем плавления кромок частей материалов. В начале процесса образуется сварочная ванна, после отвода которой производится шов. Классификация видов сварки термическим способом разделяется на основные подкатегории:

  • газовая;
  • электронно-лучевая;
  • плазменная;
  • лазерная;
  • термитная;
  • электрически дуговая стыковка.

Наиболее распространенным считается последний вариант т.к. не требует специализированного инструмента, приспособлений.

Дуговая сварка

Электродуговая стыковка деталей пользуется наибольшей популярностью при проведении работ. Электрическая дуга между электродами производится мощным разрядом, одним из элементов производится процесс сварки.

Схема дуговой сварки

Работа производится после обработки, заготовки материала, состоит из основных этапов.

  1. Производится соприкосновение электрода с металлом, что вызывает короткое замыкание, после этого, инструмент отводится на расстояние не более 5 мм. Короткое замыкание служит для достижения электродом требуемой температуры, путем интенсивной эмиссии электронов в конструкции катода. После достижения стабильной, устойчивой дуги, производятся работы.
  2. Устойчивый дуговой заряд производится путем ускорения электронов в электрическом поле, происходит ионизация газового соединения анода с катодом. Температура электрической дуги, как источника тепла достигает до 6000⁰. Сварочный ток при напряжении дуги до 50 В, использования покрытого специальным составов, достигает до 3 кПа.

Предназначение данного вида сварки с использованием покрытых электродов состоит в легировании состава шва, защиты расплава от окружающих воздействий путем газового и шлакового способа.

Газовая сварка

Электродуговой способ, при котором осуществляется процесс в газовой защитной среде. Подразделяются газообразные вещества на инертные и активные виды.

Методики сварки существуют МИГ и МАГ разновидностей, основное предназначение состоит в использовании универсальных материалов, различаются механическими параметрами.

Перед использованием оборудования необходимо проверить все составляющие, зачистить обрабатываемый металл от окраски и ржавчины.

Устройство аппарата для газовой сварки

Комплект газосварочного оборудования состоит из:

  • кислородный рукав номинальным давлением 0,64 МПа, используется для подачи ацетилена;
  • подача кислорода производится через рукав третьей категории давлением до 2 МПА;
  • два редуктора для регулировки давления;
  • баллоны объемом от 40 л;
  • горелка с регулировочным винтом.

Давление подачи ацетилена производится регулировкой редуктора на баллоне, специальный манометр указывает на точный параметр. Давление горючей смеси должно составлять около 0,2 МПа, кислород регулируется идентичным способом до уровня 0,5 МПа. Регулировка газовой горелки происходит путем открытия подачи ацетилена до тех пор, пока огонь не стабилизируется у основания, кислородом устанавливается мощность пламени.

Основные составляющие пламени это ядро, зона восстановления и факел. Горелка располагается под определенным градусом к основному металлу, расстояние между ядром и материалом составляет 1,5 мм. Поступательными движениями разогревается металл до температуры плавления, после изменяется градус подачи горелки, подается присадочная проволока.

Лучевая сварка

Высокое качества шва достигается путем работы в вакууме. Процесс представляет собой передачу мощного пучка энергии к заготовке. Электроны взаимодействуют со составляющими веществами материала, что приводит к быстрому разогреву, достижению необходимой температуры плавления. Используются данная категория сварочных работ при работе с микроэлементами, т.к. луч можно регулировать до размеров микрона в диаметре.

Термитная сварка

Сварка происходит с использованием специального материала – термит, состоящего из соединений магния или алюминия, железной окалины. Порошкообразная смесь применятся к подготовленным в жаропрочном виде материала металлам, предварительно разжигая запалом либо электрической дугой. Результатом становится прочное соединение, основное предназначение данного вида работ состоит в стыковке труб, рельсов, наплавки массивных изделий.

Электрошлаковая сварка

Относительно новый способ произведения сварочных работ разработан в институте им. Патона. Подготовленные детали обволакиваются шлаком, который нагрет до температур, превышающих плавление проволоки и металла. Электрошлаковая сварка позволяет заполнять большие разрывы в один проход, процесс не отличается от дугового вида стыковки металлов. Высокое качества шва достигается за счет образования защитной ванны, которая выдвигает нестабильные соединения металлов на поверхность.

Схема процесса электрошлаковой сварки

Процесс электрошлакового вида сварки происходит следующим образом:

  • кромки вертикально расположенных деталей наклоняются на 20-25⁰ по отношению к размеченной части;
  • устанавливается необходимый зазор для помещения порошка;
  • дуга, разжигаемая между нижней пластиной и электродом, расположенным сверху расплавляет флюс;
  • шлаковая ванна возникает путем плавления флюса, медных ползунов, после чего шунтируемая дуга потухает;
  • происходит переход из дугового вида в шлаковую, ванная которой нагревается до 1700⁰;
  • кромки металла расплавляются шлаком в сварочной ванне, после удаления электрода происходит остывание и кристаллизация металла.

Данным способом возможно работать со сложными швами, крупногабаритными деталями. Повышенное качество, отсутствие трещинообразования, позволяют стыковать шлаковой сваркой ответственные детали.

Газовые примеси и пузыри удаляются без затруднений из зоны сварки, этому способствует вертикальное расположение конструкции.

Термомеханический класс сварки

Комбинированный способ предлагает воздействие не только повышенной температурой на металл, но и механические усилия. В большинстве случаев, используется при стыковке малогабаритных частей, которые обычным способом качественно связать не представляется возможности. Процесс происходит в электродах — губках, в которых закрепляется две части деталей. Основными видами сварки называются контактная, диффузионная и кузнечные способы.

Кузнечная сварка

Качественное соединение кузнечным способом работ достигается при условиях очищенных от налетов, окислов прилагаемых поверхностей. Работа ручным инструментом осуществляется по нагретому металлу, детали нахлестываются и производятся удары молотком по поверхности.

Кузнечный вид сварки применяется далеко не ко всем материалам, имеет малую производительность, требует достаточного опыта от кузнеца.

Современные виды работ вытеснили кузнечное дело ввиду малой надежности стыкованных деталей.

Контактная сварка

Нагрев при сварке сопротивлением достигается прилеганием поверхности иглы к изделию. Электрический ток проходит через инструмент нужного диаметра, предварительно необходимо подготовить металл путем сдавливания или осадочного механического воздействия. Химическое воздействие атомов металла дает возможность сварить мелкие детали, легко поддается автоматизации и высокопроизводительна.

Различается на три основные способа, точечную, роликовую и стыковую разновидность. Широко применяется в промышленности и машиностроении, в труднодоступных местах и соединениях.

Диффузионная сварка

Основой способ является использования диффузии атомов при высоком уровне вакуума. Поверхностные слои металла нагреваются в силу высокой диффузионной способности атомов до температур, приближенной к плавлению. Контакт и надежная стыковка происходит механическим воздействием высокой силы, минимальная мощность сжатия составляет 20 МПа.

Применяется данный вид при плохо контактирующих материалах.

Процесс начинается с помещения деталей в специальную камеру, крепление и передачи усилия. Материалы выдерживаются определенной время, под воздействием электрического тока.

Механический класс сварки

Виды и способы механической сварки используют физическое воздействие на стыкуемые материалы. Основные способы имеют преимущества при отсутствии возможности до температуры плавления. Переход энергии из механической в кинетическую позволяют нагреть стыкуемые изделия до порога плавления.

Сварка трением

Основные детали, к которым применяется сварка трением, являются трубы небольшого диаметра, стержневые конструкции. Автоматизированный процесс позволяет производить различные виды сварочных работ в специальных машинах, в шпиндель которых крепятся заготовки. Машина работает посредством перемещения одной из деталей к неподвижной части. Частота вращения доводится до 1500 об/мин, в результате чего происходит нагрев деталей и оплавление.

После выключения муфты вращения, машина выполняет осадку изделий. Экономичность, быстрое выполнение поставленных задач, делают вид работ трением преимущественнее дуговой, а также имеется возможность варить металлы из разных сплавов.

Холодная сварка

Заготовки стыкуются путем холодной сварки путем деформирования пластических свойств материалов. Температура при операции может достигать минусовой, поверхности должны быть зачищены от окислов и ржавчины. Соединение происходит на межатомном уровне, поэтому элементы должны быть идеально ровными и обработанными.

Применяется холодный вид при стыковке шин, проволоки или труб. Давление варьируется от 1 до 3 ГПа, данный способ требует подготовленного к высоким нагрузкам оборудования.

Сварка взрывом

Соединение деталей при сварке взрывом происходит путем синхронной пластической деформации деталей. Подвижная часть детали прикладывается параллельно к устойчиво закрепленной мишени, после чего производится контролируемый взрыв. Основное применение данный способ получил ввиду возможности стыковки разнородных металлов. Взрывные вещества применяются из состава гранулотола, аммонита, гексогена.

Ультразвуковая сварка

Стыковка деталей происходит с применением источников энергии, выдающим на выходе ультразвуковые колебания. Применяется при шовной, точечной, контурного вида сварки механическим воздействием. Сухое трение способствует разрушению оксидных пленок, после заменяется на чистое трение, при котором происходит процесс сварки. Основными преимуществами данного способа является отсутствие предварительной очистки поверхностей, что значительно экономит время. При сварке пластмассовых деталей не допускается перегрев прилагаемых зон, т.к. контролируется температурный диапазон определенного участка. Отсутствуют вредные пары, газы при процессе, нагрев происходит за доли секунды.

Недостатками при ультразвуковом виде можно выделить дорогостоящее оборудование, малый диапазон толщины материалов. Необходимо четко определить толщину свариваемых видов материалов, при размерах вне допуска, возможно применение акустической линзы, что дает возможность сфокусировать энергию на определенном участке детали.

Ссылка на основную публикацию