Что такое сварка. Где применяется современная сварка Что такое сварка простыми словами

Сварка

Сварщик за работой

Сварка - это технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями изделия при их нагреве (местном или общем), и/или пластическом деформировании.

Сварка применяется для соединения металлов и их сплавов, термопластов во всех областях производства и в медицине.

При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга , электрический ток, газовое пламя, лазерное излучение , электронный луч, трение , ультразвук . Развитие технологий позволяет в настоящее время осуществлять сварку не только в условиях промышленных предприятиях, но в полевых и монтажных условиях (в степи, в поле, в открытом море и т. п.), под водой и даже в космосе. Процесс сварки сопряжен с опасностью возгораний; поражений электрическим током ; отравлений вредными газами; поражением глаз и других частей тела тепловым, ультрафиолетовым, инфракрасным излучением и брызгами расплавленного металла.

Классификация сварки металлов

Температура в столбе сварочной дуги колеблется от 5000 до 12 000 К и зависит от состава газовой среды дуги, материала, диаметра электрода и плотности тока. Температуру приближенно можно определить по формуле, предложенной академиком АН УССР К. К. Хреновым : Tст = 810 × Uдейств , где Tст - температура столба дуги, ; Uдейств - действующий потенциал ионизации, .

Электродуговая сварка

Источником теплоты является электрическая дуга , возникающая между торцом электрода и свариваемым изделием при протекании сварочного тока в результате замыкания внешней цепи электросварочного аппарата . Сопротивление электрической дуги больше, чем сопротивление сварочного электрода и проводов, поэтому бо́льшая часть тепловой энергии электрического тока выделяется именно в плазму электрической дуги. Этот постоянный приток тепловой энергии поддерживает плазму (электрическую дугу) от распада.

Выделяющееся тепло (в том числе за счёт теплового излучения из плазмы) нагревает торец электрода и оплавляет свариваемые поверхности, что приводит к образованию сварочной ванны - объёма жидкого металла. В процессе остывания и кристаллизации сварочной ванны образуется сварное соединение. Основными разновидностями электродуговой сварки являются: ручная дуговая сварка, сварка неплавящимся электродом, сварка плавящимся электродом, сварка под флюсом, электрошлаковая сварка.

Сварка неплавящимся электродом

В англоязычной литературе известно как en:gas tungsten arc welding (GTA welding, TGAW ) или tungsten inert gas welding (TIG welding, TIGW de:wolfram-inertgasschweißen (WIG ).

В качестве электрода используется стержень, изготовленный из графита или вольфрама , температура плавления которых выше температуры, до которой они нагреваются при сварке. Сварка чаще всего проводится в среде защитного газа (аргон , гелий , азот и их смеси) для защиты шва и электрода от влияния атмосферы, а также для устойчивого горения дуги. Сварку можно проводить как без, так и с присадочным материалом. В качестве присадочного материала используются металлические прутки, проволока, полосы.

Полуавтоматическая сварка проволокой в защитных газах

В англоязычной иностранной литературе именуется как en:gas metal arc welding (GMA welding, GMAW ), в немецкоязычной литературе - de:metallschutzgasschweißen (MSG ). Разделяют сварку в атмосфере инертного газа (metal inert gas, MIG ) и в атмосфере активного газа (metal active gas, MAG ).

В качестве электрода используется металлическая проволока, к которой через специальное приспособление (токопроводящий наконечник) подводится ток. Электрическая дуга расплавляет проволоку, и для обеспечения постоянной длины дуги проволока подаётся автоматически механизмом подачи проволоки. Для защиты от атмосферы применяются защитные газы (аргон , гелий , углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки вместе с электродной проволокой. Следует заметить, что углекислый газ является активным газом - при высоких температурах происходит его диссоциация с выделением кислорода. Выделившийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители (такие, как марганец и кремний). Другим следствием влияния кислорода, также связанным с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в аргоне или гелии.

Ручная дуговая сварка

В англоязычной литературе именуется en:shielded metal arc welding (SMA welding, SMAW ) или manual metal arc welding (MMA welding, MMAW ).

Ручная (TIG) и полуавтоматическая (MIG, MAG) импульсная сварка алюминия является более сложным процессом, чем электродуговая сварка чёрных металлов. Причиной тому - уникальные свойства алюминиевых сплавов, за которые они и ценятся.

Сварка под флюсом

В англоязычной иностранной литературе именуется как SAW. В этом виде сварки конец электрода (в виде металлической проволоки или стержня) подаётся под слой флюса . Горение дуги происходит в газовом пузыре, находящемся между металлом и слоем флюса, благодаря чему улучшается защита металла от вредного воздействия атмосферы и увеличивается глубина проплавления металла.

Газопламенная сварка

Газопламенная пайка

Ацетилено-кислородное пламя (температура около 3150 °C в 2-3 мм от ядра)

Сварщик, 1942 год

Источником теплоты является газовый факел, образующийся при сгорании смеси кислорода и горючего газа. В качестве горючего газа могут быть использованы ацетилен , МАФ , пропан , бутан , блаугаз, водород , керосин , бензин , бензол и их смеси. Тепло, выделяющееся при горении смеси кислорода и горючего газа, расплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны. Пламя может быть окислительным , «нейтральным» или восстановительным (науглероживающим), это регулируется соотношением кислорода и горючего газа.

• В последние годы [когда? ] в качестве заменителя ацетилена применяется новый вид топлива - сжиженный газ МАФ (метилацетилен-алленовая фракция). МАФ обеспечивает высокую скорость сварки и высокое качество сварочного шва, но требует применения присадочной проволоки с повышенным содержанием марганца и кремния (СВ08ГС, СВ08Г2С). МАФ гораздо безопаснее ацетилена, в 2-3 раза дешевле и удобнее при транспортировке. Благодаря высокой температуре сгорания газа в кислороде (2927 °C) и высокому тепловыделению (20 800 ккал/м³), газовая резка с использованием МАФ гораздо эффективнее резки с использованием других газов, в том числе и ацетилена.

• Огромный интерес представляет использование для газовой сварки дициана , ввиду его весьма высокой температуры сгорания (4500 °C). Препятствием к расширенному применению дициана для сварки и резки является его повышенная токсичность. С другой стороны, эффективность дициана весьма высока и сравнима с электрической дугой, и потому дициан представляет значительную перспективу для дальнейшего прогресса в развитии газопламенной обработки. Пламя дициана с кислородом, истекающее из сварочной горелки, имеет резкие очертания, очень инертно к обрабатываемому металлу, короткое и имеющее пурпурно-фиолетовый оттенок. Обрабатываемый металл (сталь) буквально «течёт», и при использовании дициана допустимы очень большие скорости сварки и резки металла.

• Значительным прогрессом в развитии газопламенной обработки с использованием жидких горючих может дать применение ацетилендинитрила и его смесей с углеводородами ввиду самой высокой температуры сгорания (5000 °C). Ацетилендинитрил склонен при сильном нагреве к взрывному разложению, но в составе смесей с углеводородами гораздо более стабилен. В настоящее время производство ацетилендинитрила очень ограничено и стоимость его высока, но при развитии производства ацетилендинитрил может весьма ощутимо развить области применения газопламенной обработки во всех её областях применения.

Электрошлаковая сварка

Стыковая сварка пластмасс оплавлением

Источником теплоты служит плоский нагревательный элемент, покрытый PTFE . Сварка делится на 5 этапов: нагрев под давлением, прогрев массы, вывод нагревательного элемента, сварка, затвердевание.

Сварка с закладными нагревателями

Применяется для сварки полиэтиленовых труб. Источником теплоты служит элементы сопротивления запаянные в сварной муфте. При сварке с закладными электронагревателями полиэтиленовые трубы соединяются между собой при помощи специальных пластмассовых соединительных деталей, имеющих на внутренней поверхности встроенную электрическую спираль из металлической проволоки. Получение сварного соединения происходит в результате расплавления полиэтилена на соединяемых поверхностях труб и деталей (муфт, отводов, тройников седловых отводов) за счёт тепла, выделяемого при протекании электрического тока по проволоке спирали, и последующем естественном охлаждении соединения.

Термомеханический класс

Контактная сварка

При сварке происходят два последовательных процесса: нагрев свариваемых изделий до пластического состояния и их совместное пластическое деформирование. Основными разновидностями контактной сварки являются: точечная контактная сварка , стыковая сварка, рельефная сварка, шовная сварка.

Точечная сварка

При точечной сварке детали зажимаются в электродах сварочной машины или специальных сварочных клещах. После этого между электродами начинает протекать большой ток, который разогревает металл деталей в месте их контакта до температур плавления. Затем ток отключается и осуществляется «проковка» за счёт увеличения силы сжатия электродов. Металл кристаллизуется при сжатых электродах и образуется сварное соединение.

Стыковая сварка

Заготовки сваривают по всей плоскости их касания. В зависимости от марки металла, площади сечения заготовок и требований к качеству соединения стыковую сварку можно выполнять одним из способов.

Стыковая сварка сопротивлением

Заготовки, установленные и закреплённые в стыковой машине, прижимают одну к другой усилием определённой величины, после чего по ним пропускают электрический ток. При нагревании металла в зоне сварки до пластического состояния происходит осадка. Ток выключают до окончания осадки. Данный способ сварки требует механической обработки и тщательной зачистки поверхностей торцов заготовок.

Неравномерность нагрева и окисление металла на торцах заготовок понижают качество сварки сопротивлением, что ограничивает область её применения. С увеличением сечения заготовок качество сварки снижается особенно заметно, главным образом из-за образования окислов в стыке.

Стыковая сварка непрерывным оплавлением

Контактная сварка непрерывным оплавлением трубы газопровода диаметром 1420 мм в Пскове на заводе ТЭСО

Состоит из двух стадий: оплавления и осадки. Заготовки устанавливают в зажимах машины, затем включают ток и медленно сближают их. При этом торцы заготовок касаются в одной или нескольких точках. В местах касания образуются перемычки, которые мгновенно испаряются и взрываются. Взрывы сопровождаются характерным выбросом из стыка мелких капель расплавленного металла. Образующиеся пары металла играют роль защитной атмосферы и уменьшают окисление расплавленного металла. При дальнейшем сближении заготовок образование и взрыв перемычек происходят на других участках торцов. В результате заготовки прогреваются в глубину, а на торцах возникает тонкий слой расплавленного металла, облегчающий удаление окислов из стыка. В процессе оплавления заготовки укорачиваются на заданный припуск. Оплавление должно быть устойчивым (непрерывное протекание тока при отсутствии короткого замыкания заготовок), особенно перед осадкой.

При осадке скорость сближения заготовок резко увеличивают, осуществляя при этом пластическую деформацию на заданный припуск. Переход от оплавления к осадке должен быть мгновенным, без малейшего перерыва. Осадку начинают при включённом токе и завершают при выключенном.

Стыковая сварка непрерывным оплавлением обеспечивает равномерный прогрев заготовок по сечению, торцы заготовок перед сваркой не требуют тщательной подготовки, можно сваривать заготовки с сечением сложной формы и большой площадью, а также разнородные металлы и позволяет получать стабильное качество стыков. Её существенным преимуществом является также возможность сравнительно легко автоматизировать процесс.

Стыковую сварку оплавлением применяют для соединения заготовок сечением до 0,1 м². Типичными изделиями являются элементы трубчатых конструкций, колеса, рельсы, железобетонная арматура, листы, трубы.

Рельефная сварка

На деталях для сварки предварительно создают рельефы - локальные возвышения на поверхности размером несколько миллиметров в диаметре. При сварке контакт деталей происходит по рельефам, которые расплавляются, проходящим через них, сварочным током. При этом происходит пластическая деформация рельефов, выдавливаются оксиды и загрязнения. После прекращения протекания сварочного тока происходит кристаллизация расплавленного металла и образование соединения. Преимуществом данного вида сварки является возможность получения за один цикл нескольких сварных соединений высокого качества.

Диффузионная сварка

Сварка осуществляется за счёт диффузии - взаимного проникновения атомов свариваемых изделий при повышенной температуре. Сварку проводят в вакуумной установке, нагревая места соединения до 800 °C. Вместо вакуума может быть использована среда защитных газов . Методом диффузной сварки можно пользоваться при создании соединений из разнородных металлов , отличающихся по своим физико-химическим свойствам, изготавливать изделия из многослойных композитных материалов .

Способ был разработан в 1950-х годах Н. Ф. Казаковым.

Кузнечная сварка

Первый в истории вид сварки. Соединение материалов осуществляется за счёт возникновения межатомных связей при пластическом деформировании инструментом (ковочным молотом). В настоящее время в промышленности практически не используется.

Сварка высокочастотными токами

Источником теплоты служит высокочастотный ток, проходящий между свариваемыми изделиями. При последующем пластическом деформировании и остывании образуется сварное соединение.

Сварка трением

Существует несколько схем сварки трением , первой появилась соосная. Суть процесса состоит в следующем: на специальном оборудовании (машине сварки трением) одна из свариваемых деталей устанавливается во вращающийся патрон , вторая крепится в неподвижный суппорт , который имеет возможность перемещения вдоль оси. Деталь, установленная в патрон, начинает вращаться, а деталь, установленная в суппорте, приближается к первой и достаточно большим давлением воздействует на неё. В результате трения одного торца о другой происходит износ поверхностей и слои металла разных деталей приближаются друг к другу на расстояния, соразмерные размеру атомов. Начинают действовать атомные связи (образуются и разрушаются общие атомные облака), в результате возникает тепловая энергия, которая нагревает в локальной зоне концы заготовок до температуры ковки. По достижении необходимых параметров патрон резко останавливается, а суппорт продолжает давить ещё какое-то время, в результате образуется неразъёмное соединение. Сварка происходит в твёрдой фазе, аналогично кузнечной сковке.

Способ достаточно экономичный. Автоматизированные установки для сварки трением потребляют электроэнергии в 9 раз меньше, чем установки для контактной сварки. Соединяются детали за считанные секунды, при этом практически нет газовых выделений. При прочих преимуществах получается высокое качество сварки, так как не возникает пористости, включений, раковин. При постоянстве режимов, обеспечиваемых автоматикой оборудования, обеспечивается постоянство качества сварного соединения, что, в свою очередь, позволяет исключить дорогостоящий 100%-й контроль при обеспечении качества. К недостаткам следует отнести:

• сложность необходимого оборудования;
• узкий спектр применения метода (свариваются тела вращения в стык);
• невозможность применения в непроизводственных условиях;
• диаметры свариваемых деталей от 4 до 250 мм.

Способ позволяет сваривать разнородные материалы: медь и алюминий , медь и сталь , алюминий и сталь , в том числе те, что невозможно сварить другими способами.

Идея сваривать детали трением была высказана токарем -изобретателем А. И. Чудиковым. В 1950-е годы на простом токарном станке ему удалось прочно соединить два стержня из низкоуглеродистой стали.

На сегодняшний день существует несколько схем сварки трением: такие как аксиальная, перемешиванием (позволяющая сваривать неподвижные детали), инерционная и др.

Механический класс

Сварка взрывом

Сварка осуществляется сближением атомов свариваемых изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии, выделяемой при взрыве . С помощью данного способа сварки часто получают биметаллы .

Ультразвуковая сварка металлов

Сварка осуществляется сближением атомов свариваемых металлических изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии ультразвуковых колебаний, вводимых в материалы. Ультразвуковая сварка характеризуется рядом положительных качеств, что несмотря на высокую стоимость оборудования, обуславливает её применение в производстве микросхем (сварка проводников с контактными площадками), прецизионных изделий, сварка металлов разных типов и металлов с неметаллами.

Холодная сварка

Схема точечной холодной сварки

Холодная сварка представляет собою соединение однородных или неоднородных металлов при температуре ниже минимальной температуры рекристаллизации ; сварка происходит благодаря пластической деформации свариваемых металлов в зоне стыка под воздействием механического усилия. Холодная сварка может быть стыковой, точечной и шовной .
Прочность соединения существенно зависит от усилия сжатия и степени деформации свариваемых деталей.

Сварка в искусстве

Сварка часто встречается как предмет социалистического реализма .

Электросварщик. Бюст в Музее социалистического искусства в Софии	Сварка в космосе на почтовой марке. 2006 год

См. также

Примечания

Литература

	Сварка на Викискладе

Сварка — метод соединения деталей из однородного материала: пластика с пластиком, металла с металлом. При сваривании контактирующие поверхности расплавляются или плотно сжимаются. В зоне контакта происходит сплавление двух материалов в один. В результате образуется прочное плотное соединение двух поверхностей.

Сварка — это соединение деталей, сделанных из одинакового материала, для получение единой конструкции.

Сварка металлов расплавлением используется для качественного герметичного соединения ответственных деталей: элементы трубопровода, корпус автомобиля (автобуса, самолета), стенки металлического гаража и ворота, опоры спортивного турника, соединение арматуры внутри бетонной стены и многое другое. Какие виды сварки используют современные сварочные технологии? Как правильно выполняется сваривание металла?

Виды сваривания металлических поверхностей

Сварка металлов может осуществляться с расплавлением контактных поверхностей или с их сжатием. При этом процессы сваривания называются:

• сваривание плавлением (или расплавлением);
• сваривание пластическим деформированием.

Соединение деформированием может выполняться с применением подогрева или без него. Деформирование поверхностей без подогрева называется холодной сваркой. При плотном сжатии атомы различных материалов оказываются на близком расстоянии и образуют межатомные связи. Происходит соединение поверхностей.

При сваривании плавлением соединяемые поверхности локально нагреваются и расплавляются. Часто используется третий (присадочный) материал, который плавится и заполняет зазор между двумя металлами. При этом в жидком расплаве образуются межатомные связи между основным материалом и присадкой (расплавленным электродом). После остывания и затвердевания образуется сплошное сварное соединение.

Местный нагрев деталей для сваривания может осуществляться электрическим током или горящим газом. Соответственно, по способу локального нагрева сварка делится на два вида:

• электрическая (в том числе электрошлаковая, электролучевая, лазерная);
• газовая.

Наименования определяются используемым источником тепла. Электричество может работать как напрямую, так и косвенно. При прямом использовании электроэнергия нагревает металл и присадочный электрод благодаря прохождению по ним тока или возникновению дуги. В косвенном использовании работает различная энергия, полученная от воздействия электричества: энергия расплавленного шлака, через который проходит ток, энергия электронов в электрическом поле, луч лазера, возникающий при подаче электричества.

Сварка металлических поверхностей может выполняться в ручном или автоматическом режиме. Некоторые виды сварных соединений возможны только с применением автоматики (например, электрошлаковая или шовная), другие доступны для выполнения ручными сварочными устройствами.

Электрическая сварка представлена двумя методами:

• электродуговой;
• электроконтактный.

Разберем подробнее, как происходит соединение поверхностей при дуговом и контактном способе сваривания.

Вернуться к оглавлению

Электродуговая сварка металлов и электроконтактная

Вернуться к оглавлению

Работа электрической дуги

Данный вид сваривания использует для нагрева теплоту электрической дуги. Дуга, образующаяся между металлическими поверхностями, представляет собой плазму. Взаимодействие металлических поверхностей с плазмой вызывает их нагрев и расплавление.

Электродуговая сварка может выполняться с использованием плавящегося электрода или неплавящегося его вида (графитового, угольного, вольфрамового). Плавящийся электрод одновременно является возбудителем электродуги и поставщиком присадочного металла. При неплавящемся электроде для возбуждения дуги используется стержень, который не расплавляется. Присадочный материал вводят в зону сваривания отдельно. При горении дуги происходит плавление присадки и кромки деталей, образовавшаяся жидкая ванночка после затвердевания образует шов.

В некоторых технологических процессах соединение поверхностей происходит без подачи присадочного материала, только перемешиванием двух основных металлов. Так производят сваривание вольфрамовым электродом.

Если электрическая дуга горит не свободно, а сжимается плазмотроном, при этом через нее продувается плазма ионизированного газа, то такой вид сваривания называется плазменным. Температура и мощность плазменной сварки выше, поскольку при сжатии дуги достигается более высокая температура ее горения, что позволяет выполнять сварку тугоплавких металлов (ниобий, молибден, тантал). Плазмообразующий газ является также защитной средой для соединяемых металлов.

Вернуться к оглавлению

Защита расплавленного металла и сплавление электрическим контактом

Если при горении дуги металлические поверхности защищают от окисления газом или вакуумом, то такое соединение называют сваркой в защитной среде. Защита необходима для сварки химически активных металлов (цирконий, алюминий), ответственных деталей из легированных сплавов. Возможна защита сварки другими веществами: флюсом, шлаком, порошковой проволокой. Соответственно, используемые методы сварки получили наименования: сваривание под флюсом, электрошлаковая сварка, вакуумная. Все это — разновидности электродугового метода, использующие различную защитную среду для предупреждения окисления расплава, изменения его химического состава и потери свойств сварного соединения.

Электроконтактная сварка использует тепло, выделяемое в месте соприкосновения двух свариваемых поверхностей. Так выполняется точечное сваривание: детали с усилием прижимают друг к другу до соприкосновения в нескольких точках. Точки соприкосновения будут являться местами максимального сопротивления и наибольшего разогрева поверхности. За счет этого нагрева и происходит оплавление и соединение металлических элементов в точках соприкосновения.

Вернуться к оглавлению

Технология электродуговой сварки металлов

Технология сварки металла с использованием электрической дуги состоит в последовательности действий по организации работы сварочного аппарата и непосредственном выполнении сварки.

Подготовка состоит в установке сварочного инвертора, и выполнении необходимого скоса кромки (подготовке поверхностей).

После установки сварочного аппарата в месте сварки контактный провод с помощью «крокодила» (конструкция присоединяющей клеммы) крепят на одной из контактных металлических поверхностей. Включают сварочный аппарат и выставляют регулятором тока его силу. Сила тока регламентируется размером электрода и толщиной свариваемых деталей. Для электрода диаметром 3 мм сила тока должна соответствовать 80-100 А.

Если поверхность металла окрашена или окислена с образованием слоя ржавчины, его необходимо поцарапать металлической щеткой для обеспечения полноценного контакта в соединении.

Определяется вид соединения контактных поверхностей:

• стыковое;
• внахлест;
• угловое;
• тавровое;
• торцевое.

Рассмотрим подробнее особенности сваривания различных типов соединений. Стыковое соединение часто требует предварительной подготовки кромок свариваемых поверхностей: по их краям выполняются скосы. V-образные скосы делают по краям листов толщиной от 5 до 15 мм, Х-образные скосы — на листах толщиной больше 15 мм. Снятие V-образной кромки при стыке поверхностей позволяет получить углубление, по которому выполняется сварка. Х-образные кромки предполагают наличие углубления и выполнение сварных швов с двух сторон соединения.

Угловые и тавровые соединения тоже могут выполняться со скосом кромок (с разделкой поверхности) или без скосов и разделки (в зависимости от толщины сварного сечения).

Тавровое и угловое соединения позволяют соединять детали различной толщины. При этом положение электрода должно быть более вертикальным к той поверхности, у которой больше толщина.

Вернуться к оглавлению

Электроды для сваривания: виды и выбор

Электрод для сварки представляет собой металлический стержень, покрытый обмазкой. Состав обмазочного покрытия предназначен для защиты металла сварного шва от выгорания при окислении. Флюс вытесняет из расплавленного металла кислород, чем препятствует окислению, и выделяет защитный газ, чем также предупреждает окисление. В состав обмазки входят следующие компоненты:

Схема электрода для сварки: 1 — стержень; 2 — участок перехода; 3 — покрытие; 4 — контактный торец без покрытия; L — длина электрода; D — диаметр покрытия; d — номинальный диаметр стержня; l — длина зачищенного от покрытия конца

• стабилизаторы зажигания и горения (калий, натрий, кальций);
• шлакообразующая защита (шпат, кремнезем);
• газообразующие (древесная мука и крахмал);
• рафинирующие соединения (для вывода и связывания серы и фосфора, вредных для сваривания металла примесей);
• легирующие элементы (если шву необходимы особые свойства);
• связующие (жидкое стекло).

Выпускаемые промышленностью электроды имеют диаметр от 2,5 до 12 мм, для ручной сварки наибольшее применение получили 3-миллиметровые электроды.

Выбор диаметра электрода определяется толщиной свариваемых поверхностей, требуемой глубиной проплавления. Существуют таблицы, приводящие рекомендованные значения диаметров электродов в зависимости от толщины проплавляемых поверхностей. Надо знать, что небольшое уменьшение диаметра электрода возможно, при этом увеличивается время выполнения процесса. Электрод меньшего диаметра дает возможность лучше контролировать процесс, что важно для начинающего сварщика. Более тонкий электрод можно передвигать медленнее, что важно в процессе обучения.

Вернуться к оглавлению

Характеристики дуговой сварки: определение и значение

Перед началом сварки определяются оптимальные характеристики процесса сваривания:

1. Сила тока (регулируется на сварочном аппарате). Сила тока определяется диаметром электрода и материалом его покрытия, расположением шва (вертикально или горизонтально), толщиной материала. Чем толще материал, тем большая сила тока потребуется для его прогрева проплавления. Недостаточная сила тока не расплавляет сечение шва полностью, в результате присутствуют непровары. Слишком большой ток приведет к излишне быстрому расплавлению электрода, когда основной металл еще будет не расплавлен. Рекомендуемое значение тока указывается на упаковке электродов.
2. Свойства тока (полярность и род). В большинстве сварочных приборов используется прямой ток, он преобразуется из тока встроенным в аппарат выпрямителем. При постоянном токе поток электронов двигается в одном (заданном полярностью) направлении. Полярность при сварке определяет направление движения потока электронов. Существующие полярности выражаются в подключении электрода и детали:

• прямая — деталь к «+», а электрод к «-»;
• обратная — деталь к «-», электрод к «+».Благодаря движению электронов от «минуса» к «плюсу» на положительном полюсе «+» выделяется больше тепла, чем на отрицательном «-». Поэтому положительный полюс располагают на элементе, требующим более значительного прогрева: чугун, сталь толщиной 5 мм и более. Таким образом, прямая полярность обеспечивает глубокое проплавление. При соединении тонкостенных деталей и листов применяется обратная полярность.

1. Напряжение дуги (или длина сварочной дуги) — это расстояние, выдерживаемое между концом электрода и поверхностью металла. Для электрода диаметром 3 мм рекомендуемая длина дуги составляет 3,5 мм.

Вернуться к оглавлению

Как выполняется дуговая сварка: технология

Вернуться к оглавлению

Начало сварки: последовательность розжига дуги

Для возникновения дуги новый электрод вставляют в зажим и обстукивают о твердую поверхность для удаления обмазки на его рабочем конце. Под шлаком находится металлическая присадка, сам шлак служит изоляцией и закрывает присадку от розжига. После этого электродный стержень приближают к металлической поверхности на минимально возможное расстояние, 3-5 мм, не допуская прикосновения. При этом электрод держат под углом к поверхности свариваемого металла. Технология сварки металлов электродом регламентирует угол наклона электрода в размере 60-70ºC. Визуально такой угол воспринимается как почти вертикальный, с небольшим уклоном.

Для розжига дуги электродом чиркают о поверхность металла наподобие зажигания спички о коробок с серой.

Если электрод слишком приблизить к свариваемой поверхности металла, возникнет прилипание и короткое замыкание. У тех, кто начинает варить, электрод прилипает часто. По мере приобретения навыка правильного расположения электрода над металлом, поддержки оптимального расстояния прилипания происходить не должно. Прилипший электрод можно оторвать, наклонив его в другую сторону или выключив сварочный аппарат.

Если электрод прилипает слишком часто, возможно, что сила тока недостаточно велика, ее необходимо увеличить.

При оптимальной правильной удаленности электрода от места сварки (около 3 мм), происходит образование дуги с температурой порядка 5000-6000ºC. После возгорания дуги электрод можно слегка приподнять от рабочей поверхности, на несколько миллиметров.

Вернуться к оглавлению

Перемещение электрода и сварная ванна

При плавлении электрода и основного материала образуется сварная ванна (лужица расплавленного металла).

Электрод и дуга вместе со сварной ванной (зоной расплавленного металла) плавно перемещаются вдоль линии соединения. Скорость перемещения электрода определяется скоростью расплавления металла и изменения его цвета. Быстрое передвижение электрода осуществляется при работе с тонкими листами, быстро нагревающимися и легко образующими сварную ванну. Замедленное перемещение электрода применяется на толстых массивных соединениях.

Форма перемещения электрода (прямо, зигзагом, петлями) определяется шириной сварного шва и глубиной проплавления. Электрод может перемещаться прямолинейно (ровно) при небольшой сварочной ширине. Он может двигаться петлями, зигзагом, если необходимо проварить достаточную ширину и глубину соединения. Варианты движения электрода приведены на Рисунке 1.

Рисунок 1. Способы движения электрода.

Выпуклость шва после застывания сварной ванны определяется положением электрода во время сварки. Если электрод расположен почти вертикально, шов будет ровным, а проплавление — глубоким. Более наклонное расположение электрода формирует выпуклую поверхность сварного соединения и уменьшение глубины проплавления. Слишком большой наклон электрода располагает дугу в направлении шва, делая процесс сваривания плохоуправляемым.

Для качественного соединения расплавленная ванна должна иметь тонкие края, быть достаточно жидкой и послушно перемещаться за электродом.

Ванна в светофильтре (сквозь темное стекло) выглядит как оранжевая поверхность с рябью. Появление оранжевого цвета ванны (капли жидкого расплава) может расцениваться в качестве индикатора для дальнейшего перемещения электрода. То есть если появился оранжевый цвет, то сдвигаем электрод дальше на несколько миллиметров.

В месте окончания проплавления необходимо увеличить размер сварной ванны. Для этого электрод должен удерживаться над данной точкой на несколько секунд дольше.

Если происходит сквозное проплавление материала, необходимо уменьшить величину тока и взять другой электрод (меньшего диаметра). Прожженным дырам дают остыть, сколачивают с них шлак и после этого заваривают.

После сварки необходимо постучать молотком по сварному шву. Это позволит удалить с него окалину и визуально проверить сварное соединение на отсутствие несплошностей или непроваров.

Существует 50 видов сварки. Пока мы пишем этот материал, может быть, это число увеличивается. Охватить полную классификацию в одной статье сложно и глупо, потому давайте разберемся хотя бы с 4 основными видами сварки металлов.

Какая бывает сварка? Основные виды

Ручная дуговая

Газовая

Полуавтоматическая

Сварка позволяет соединять детали между собой плотным или точечным швом. Выбор способа влияет на качество, аккуратность шва и стоимость работы. ГОСТы по сварочным работам описывают обозначение по международным стандартам приборов и материалов для контроля качества.

Виды сварки

Вид	Принцип работы
Электрическая (электродуговая) под флюсом	Сварочная дуга прогорает между сварочным материалом и электродной проволокой под слоем сыпучих флюсов. За счет теплоты дуги плавятся свариваемые поверхности и проволока с флюсом.
Термитная	Изделия размещают в огнеустойчивом контейнере, а в верхнюю штробу, где есть шов, насыпают порошок (термит). При 2000° плавится металл, который заполняет шов. Этот шов потом и сваривают.
Ультразвуковая	Воздействие колебаний (ультразвуковых частот), вызванных механическим способом, на деталь, которую нужно сварить.
Холодная	Слитие кристаллов под высоким давлением.
Электрошлаковая	Под флюсом появляется сварочная дуга. Флюс плавится и возникает электропроводной шлак, который имеет большое омическое сопротивление. За счет последнего и свариваются металлы. Плюс: не нужно пользоваться термической обработкой; экономия флюса. Минус: возможные деформации.
Контактная	Металлы нагреваются, проходят через электрический ток и деформируются. Контактной сваркой пользуются в машиностроении при серийном производстве деталей.
Плазменная	Нестандартная технология сваривания. Происходит нагрев перемещаемой дуги, которая за счет этого необычного свойства резко повышает температуру. Самым удобным видом сварки по алюминию считают плазменную, так как при ней температура гораздо ниже, чем при газовой. Это значит, что она практически не будет деформировать алюминиевую деталь.

Все модели и виды аппаратов, которые получили сертификат от НАКС, могут использоваться. Ниже приводим несколько обозначений аббревиатур .

1. МП – механизированная сварка плавящимся электродом;
2. МАДП — механизированная аргонодуговая сварка плавящимся электродом;
3. ЗН — сварка с закладными нагревателями;
4. РД — ручная дуговая сварка покрытыми электродами;
5. АФ — автоматическая сварка под флюсом;
6. МАДПН — механизированная аргонодуговая наплавка плавящимся электродом.

Ручной дуговой вид

Сварка производится штучными электродами, которые постепенно плавятся, и оставляют за собой скрепляющий шов. Между поверхностью металла и электродом делают нужное расстояние для его расплавки.

Это и называется дугой, которая выдерживает расстояние около трех миллиметров. Оно со временем уменьшается, поэтому начинающим сварщика тяжело удерживать одинаковый зазор.

При сварке нескольких предметов сначала осуществляют их точечное скрепление, чтобы они не разъехались, иначе сварка будет неравномерной, а шов растянется — с одной стороны он будет установленного размера, а с другой — шире.

ВАЖНО! Неравномерная сварка может стать причиной прожигания металла насквозь.

Сваривая между собой пластины толщиной более двух мм, обязательно нужно сделать между ними небольшой зазор. Электрод держать под углом 45°. Это обеспечит сварке выход шлаков наружу. Чем его угол будет прямее, тем вероятнее сквозной прожиг металла.

Перед началом сварки электрод нужно поднести максимально близко к месту нанесения шва. Если этого не сделать, можно потерять место сварки при надевании сварочной маски.

Скрепляя две поверхности, надо расплавить край первой и второй. Помните, что электрод тоже плавится. Смешиваем расплавленные края сваривающихся поверхностей и электрода. Для этого нужно делать небольшие движения влево и вправо.

Если электрод вести прямо, то плавиться будет только одна часть поверхности, а значит шов будет ненадежным.

Такой способ часто используют в железобетонных сооружениях (сварки арматуры), при монтаже забора и ворот, в разных видах сварки труб.

ВАЖНО! Если работы происходят на высоте или просто кабель у держателя очень длинный, то он будет тянуть, а это может мешать наложению правильного шва. Для этого следует держать его в другой руке или повесить на крючок.

Полуавтоматическая сварка

Плюсы ПС (по сравнению с ручной или дуговой):

1. универсальность — можно варить как конструкционную и нержавеющую сталь, так и другие металлы (чугун, алюминий);
2. простота обучения — можно быстро обучиться, как работать с типом сварки;
3. можно применять для тонких металлов;
4. высокая скорость работы;
5. удобство — шлак не мешает видеть результат работы: мастер видит, как плавится металл и может менять настройки.

Для работы с этим видом сварки понадобится источник тока (или сам аппарат), специальная проволока и защитный газ.

ВАЖНО! Выбирая электродную проволоку, нужно следить за тем, чтобы она была близкой по химическому составу к свариваемому металлу или превосходить его по свойствам, чтобы получить качественный шов.

Мы рекомендуем проволоку для сварки стали СТ-3 08Г2С диаметром от 0.6 до 1.2 мм.

Для работы с металлом толщиной от 1 до 4 мм подходит проволока с сечением 0.8 мм. Для больших толщин металла следует выбирать проволоку 1 или 1.2 мм.

ВАЖНО! Сварка без газа запрещена, если только не используется специальная флюсовая проволока. Тогда защитный газ образуется при плавлении и сгорании специального порошкового состава.

Разрешается использование газа как чистого СО2, так и смешанного СО2+Ar (углекислый газ и аргон). Чистый углекислый газ является самым дешевым и доступным.

Минусы: сильное разбрызгивание металла, не очень красивый вид шва.

Регулируя индуктивность, с такой сваркой можно менять качество проплавки и ширины шва. Если ее уменьшить, дуга будет холоднее. Результат работы — тонкий шов и глубокое проплавление. Увеличивая индуктивность, дуга становится горячее, получается гладкий широкий шов и менее глубокое проплавление.

Сваривая металл, горелку нужно удерживать под 60° к плоскости шва, а расстояние от сопла до сварочной поверхности 7-20 мм.

Перед началом процесса сварки нужно откусывать кончик проволоки, торчащей из сопла, потому что на нем образуется шарик, который плохо проводит ток. При сваривании поверхностей необходимо их зачищать от краски или ржавчины.

ВАЖНО! Если при работе слышны отчетливые щелчки, значит на сварочном аппарате выставлено высокое значение сварочного напряжения либо недостаточная скорость подачи проволоки. При большой скорости подачи проволока не будет успевать плавиться.

Нанесение различных швов требует настроек аппарата. Сваривание тонких металлов происходит точечное. Нельзя варить непрерывным швом, чтобы избежать коробления.

Газовая сварка

В комплект газосварочного оборудования входят:

1. рукав кислородный первой категории для подачи ацетилена под давлением 0,63 МПа ;
2. рукав кислородный третьей категории для подачи кислорода под давлением до 2 МПа ;

Перед применением нужно очистить металл от ржавчины и краски. Установка давления на ацетиленовом баллоне производится при помощи открытия винта баллона против часовой стрелки. Регулировочный винт ввинчивают по часовой стрелке, смотрят на манометр.

Его рабочее давление составляет 0,2 МПа. Для установки давления на кислородном баллоне необходимо открыть винтель против часовой стрелки. Потом ввинчивают регулировочный винт по часовой стрелке в редуктор и смотрят на его манометр. Давление должно составлять 0,5 МПа.

Для установки рабочего пламени на газовой горелке необходимо открыть винтиль ацетилена, потом зажечь пламя. Следить за тем, чтобы огонь не отрывался от кончика газовой горелки. После этого отрегулировать его винтелем с кислородом.

Пламя должно представлять ядро, восстановительную зону и факел.

Чтобы сделать сварочную ванну, нужно расположить горелку на 90° к основному металлу. Расстояние между ядром пламени и поверхностью должно составлять 1,3 мм.

Как и в предыдущих случаях, горелку нужно перемещать влево и вправо для расплавления краев свариваемых поверхностей.

После того как металл разогрелся и сварочная ванна готова, горелку располагаем под углом 45° и подаем присадочный пруток. Подавать его можно каплеобразно либо так, чтобы он постоянно находился в сварочной ванне. При этом делать легкие движения влево и вправо.

Требования по сварочному шву

Он должен быть плотным, а чешуйки равномерными. Ширина 5-6 мм, высота 1-2 мм. После окончания работы газовая горелка закрывается: сначала ацетиленовый винтель, потом после продувки горелки — кислородный.

Баллоны закрываются поочередно. Сначала ацетиленовый. На нем закрываем винтель, потом выкручиваем регулировочный винт из редуктора. Кислородный закрывается аналогично.

После закрытия баллонов необходимо спустить остаточное давление с рукавов. Открываются винтели на горелке: сначала ацетиленовый, потом кислородный. На манометрах обоих баллонов будет видно, как давление падает. После выхода оставшегося давления закрываем.

Техника безопасности при работе с газовой сваркой

• лучше выбирать шланги 3 класса. Они выдерживают давление до 40 атмосфер;
• на штуцерах крепление должно осуществляться при помощи хомутов, но никак не проволоки;
• на шланги, редукторы и горелки устанавливаются огнепреградительные клапаны: они не дают пламени пройти внутри шланга и попасть в баллон, тем самым предотвращают взрыв газа;
• если вдруг начала плавиться горелка, не нужно ее бросать и убегать — возле нее нужно согнуть и пережать рукой шланги, а потом закрыть винтели на горелке; если не успели, то на баллоне.

Аргонная сварка

Применяется для соединения цветных металлов или легированной стали.

Состоит из:

1. сварочного аппарата для работы от переменного или постоянного тока;
2. баллон с аргоном;
3. расходомер и регулятор расхода газа;
4. горелка с регулятором и воздушным охлаждением;
5. шланг для инертного газа;
6. редуктор;
7. пруты вольфрама (постоянного тока и универсальные).

Перед сваркой пруты вольфрама затачиваются так, чтобы риски располагались вертикально, а не горизонтально. Потом его вставляют в горелку и закрывают соплом. Под каждый металл идет сопло необходимого номера.

ВАЖНО! Стандартного баллона с газом хватает приблизительно на 14 часов с расходом 7 л/мин. Перед началом сварки поверхность металла зачищается и обезжиривается ацетоном или растворителем.

Для работы с разными металлами, в том числе и по толщине, устанавливаются разные дуги — ровная, средняя и высокочастотный пульс. Он дает возможность работать на тонких материалах, потому что дуга идет с прерыванием и не прожигает их.

При сваривании подается присадочная проволока. Сварка происходит таким же способом, как и предыдущие. Путем наплавки краев сваривающихся металлов и вваривания проволоки в зазор между ними.

Нельзя забывать, что электрод в горелке всегда находится под напряжением, поэтому обращаться с ним нужно аккуратно.

Модель	Описание
	Предназначен для дугового сваривания. Небольшие габариты (56х42 см) и вес (5,2 кг). Работает с электродами, у которых поперечник 4 мм.
	Инвертор весом 5,87 кг. Работает с электродами, у которых поперечник 1.6-5 мм. IGBT технология, с помощью которой увеличивается КПД агрегата.
	Система Antistick, которая самостоятельно снижает ток при залипании электрода к металлу.
	Предназначен для наплавки и дуговой сварки. Плюс: при сварочных работах металл практически не разбрызгивается.
	Расход электричества почти на 30 процентов меньше, по сравнению с аналогами.
	Автоматическая защита от перегрузок, аккуратной шов. КПД 85 %.

За счет своих PFC технологий может работать при напряжении 100 В, что очень удобно в дачных условиях. Отлично справляется с электродуговой сваркой, есть возможность подключения к генератору. За счет уменьшения электромагнитного поля расход электричества уменьшается почти на 30%.

Стоит обратить внимание и на модель , у которой есть функция “горячего старта” (можно включить в сеть и сразу приступать к работе) и функция антизалипания электродов в металле. Прибор может работать при напряжении 170 В.

После того как понятие «сварка металла» прочно вошло в современный обиход, не осталось практически ни одной индустрии, где бы она не применялась. Строительство в промышленных и малых масштабах стало главной отраслью, где используется соединение металла. Обусловлено это преимуществами сварки: ускорение процесса, прочность соединения, экономическая составляющая. Словом, все качества, при которых должна идти плодотворная работа.

Вопрос – где применяется сварка – практически риторический. Области, в которой соединяются металлы, настолько обширны, что уже перешли земное значение – особые технологии позволяют сваривать элементы конструкций, находясь в открытом космосе. Машиностроение и автомобильная промышленность сейчас не обойдутся без сварных технологий. Сельхозпроизводство и конструкторские бюро – еще одни из многочисленных отраслей, где применимо соединение конструкции посредством сваривания элементов. Нельзя забыть и о проводниках природных ресурсов – газа, воды, нефти и прочих. Для них тоже применяют сварные конструкции трубопроводов.

Важные условия для продуктивного процесса сварки в любых областях

1. Конструкция требуемого изделия. Не секрет, что простую трубу приварить к другой не составит труда даже ученику. Тогда как трудоемкий процесс возведения грандиозных конструкций требует ответственности еще на стадии разработки. Учитывается все – условия применения, инструменты, техника безопасности и прочее.
2. Организация процесса. Сейчас в пору технологического прогресса предприятия государственные или частные стремятся оборудовать процесс сварки по последнему слову техники. Рабочие места модернизируются, как и аппараты. Уже нет нужды протягивать большие и громоздкие кабели – технические инновации позволили создать компактные аппараты, позволяющие сваривать изделия в любых труднодоступных областях.
3. Компетентность в процессах. Предприятия любого значения нуждаются в квалифицированных работниках в сферах, охватывающих сварку металлов. Для этого руководство часто прибегает к курсам повышения квалификации для оценки компетентности собственных работников, повышения уровня мастерства.

Особенности сварочного процесса в определенных областях

От того, насколько укомплектована работа по свариванию металлоконструкций, зависит готовое изделие. Качество зависит не только от прогрессивного оборудования, но и от методов сварки, материалов.

Некоторые особенности сварки полуавтоматами и трансформаторами

Горелка для полуавтоматической сварки плавящимся электродом: 1 - мундштук; 2 - сменный наконечник; 3 - электродная проволока; 4 - сопло.

Сварка штучными электродами применима в большинстве областей строительного дела. Не обходятся без них и монтажные, промышленные масштабы. Но тем не менее работа электродами не самая эффективная – слишком большой расход как металла, так и электродов. Процент потери составит до 30% от массы стержня. Лучше всего такую сварку применять в областях, не предусматривающих автоматизированного процесса или в местах труднодоступных в плане расположения.

Сварочные автоматы тоже должны отвечать условиям работы.

Громоздкие трансформаторы хороши для стационарного использования. В то время как ручные полуавтоматы завоевывают популярность своей мобильностью и успехом применения в любой области. К тому же трансформаторные типы тяжелы в практике начинающих сварщиков из-за нестабильности дуги, что не может не сказаться на качестве работы. В случае ответственности сварки, к примеру, несущих или технически важных конструкций, проще и качественнее выполнить работу выпрямителем, который будет оперативно реагировать на перемены тока.

Стоит знать, что применение ручной дуговой сварки может быть нестабильным из-за магнитного поля, которое возникает в результате соединения изделий полярных друг другу.

То есть при плавке металла с элементами, обладающими некоторым магнетизмом, следует учесть особенность такой работы – дуга может отклониться от свариваемой ванны и шов ляжет криво.

Качество швов в любых областях применения сварки должно быть на высоте. Особенно если речь идет об ответственных работах (трассы, трубопроводы и прочее). Стационары слишком зависят от подаваемого электричества, их применение может привести к швам, не отвечающим требованию. С такими работами лучше всего справятся полупроводниковые выпрямители, имеющие в своей конструкции стабилизатор напряжения, отчего работа ведется непрерывно. Однако мастера сварного дела утверждают, что трансформаторы (давнего года выпуска) гораздо надежнее в плане долговечности, нежели полупроводники и автоматы.

Электронные аппараты, применяют там, где важна точность и присутствует искусственное воздушное охлаждение. Всевозможные реле, транзисторы и микросхемы облегчат работы.

Техника безопасности важна при работе с любыми типами сварочных автоматов. Поэтому работа в условиях повышенного риска (на высоте, в воде или замкнутом пространстве) должна предусматривать встроенные ограничители тока в аппарате. Квалификация сварщика должна отвечать самым высоким требованиям.

Типы сварки для различных работ

1. Плавка толстостенных металлов до 400 мм (мостовых конструкций, вагонов, цистерн железобетонной арматуры) идет с применением сварки под флюсом. Такое оборудование укомплектовано всевозможными источниками питания и ускоряет работу до 300 м/ч.
2. Обыкновенная. В условиях цехового значения сварка происходит посредством плавящегося электрода в углекислом газе. Такое наплавление отличается отсутствием разбрызгивания, используется при клепании или изготовлении конструкций из горячей стали.
3. Неповоротные стыки трубопроводов и магистралей ресурсного значения варят с применением порошковой проволоки. Этот способ хорош и для конструкций, сборка которых не обладает точностью для электронных агрегатов, занимающих различные пространственные положения.
4. Конструкции и изделия могут быть из цветного металла, который, как известно, более мягок по сравнению с легированными сталями или углеродистыми, исключение может составить титан. Такие элементы лучше всего варить плавящимися или нет электродами в инертном газе.
5. Многие конструкции совмещают в себе несколько металлов, поэтому будут применяться разные технологии сварки.
6. Относительно новая электронно-лучевая и плазменная сварка. Стала пользоваться популярностью и в строительстве. Ее пользуются для плавки тугих и активных металлов, где долгосрочность процесса недопустима. Минимальный кислород, позволяет получить первоклассные швы.

Сварка: область применения

Строительство дач, домов, ремонт квартир и офисов также требует присутствия сварочных работ. Особенно с ними связана перепланировка. Тут годится любая сварка, не требующая громоздкого оборудования и особого расчета. Обычно применяют ручную дуговую, но к несущей арматуре она не подойдет из-за малой глубины сваривания и низкого тока. Электрошлаковая сварка подходит для вертикальных стыков, да и металл может варьироваться в толщине до 20 мм.

Шедевры сварного дела: особенности

Сварка может стать искусством.

Сейчас нередки инсталляции из металла, представляющие собой художественную ценность. Обычно такие объекты расположены на площадях или подъездных территориях.

Наряду с художественной ковкой, применение сварки также нашло здесь свое место. Некоторые композиции вызывают восхищение, с первого взгляда нельзя определить положение сварочных швов – настолько искусно они спрятаны.

Научиться азам сварочного дела можно легко, было бы желание, а вот постоянно повышать собственную квалификацию, может только истинный профессионал. Область применения сварки, настолько обширна, что невозможно все охватить и детально описать – она везде.

В строительстве, машиностроении, за пределами земли, в виде искусства. Некоторые ее подвиды применяют и в высокоточной медицине. А это значит, что переоценить масштабы, в которых участвует сварка, трудно.

Сварочный процесс формирует неразъемное соединение различных частей каких-либо металлов за счет образования новых межатомных связей.

Он заключается в создании локального или повсеместного прогрева, пластической деформации, или одновременного действия обоих факторов. Современные сварочные технологии представлены почти сотней видов автоматизированной и ручной сварки.

Имеются три разновидности или типа сварки. По методу получения энергии соединения ее делят на термическую, термомеханическую и механическую.

К термической сварке причисляют процессы с использованием электрической дуги, газа, плазмы и других источников теплового излучения. Именно благодаря ему происходит нагрев и сварка.

В термомеханических видах кроме тепловой энергии применяют давление для получения неразрывного соединения.

В механической теплоту получают за счет трения, давления, ультразвука или взрыва.

Виды сварочных работ многообразны и их классификация производится по разным критериям. Классификация идет по способу , по непрерывности процесса сварки, степени механизации, используемым газам. Кроме этого имеются технологические признаки, которые индивидуальны для каждого вида сварки.

Виды сварных соединений подробно описаны в ГОСТ (государственных стандартах). Кроме этого имеется большое количество ГОСТ описывающих виды сваривания, способы контроля сварных швов, меры безопасности при производстве сварочных работ.

Термическое сваривание материалов

Термические процессы основываются на плавлении соединяемых деталей за счет тепловой энергии. Выделяю несколько видов термической сварки:

• электродуговая (в среде защитных газов, под флюсом и прочие);
• электрошлаковая;
• электронно-лучевая и лучевая (лазерная);
• плазменная;
• газовая;
• термитная.

Самое широкое применение получила . Но и другие виды востребованы в различных современных сферах производства и в бытовых условия.

Расплавление электрической дугой

Электродуговой вид сварки работает за счет выделения энергии в дуге из-за того, что сопротивление дуги значительно больше, чем сопротивление всей электрической цепи, образующей замкнутый контур.

Поэтому практически все тепловая энергия выделяется в дуге, разогревая ее до 4,5-6 тысяч градусов и вызывая плавление любого металла. Дуга возникает в зазоре электрода и свариваемого металла, вызывая их плавление.

При остывании создается неразрывный шов, свойства которого связаны с током, составом присадки и многими другими факторами.

Дуговое сваривание производится плавящимися и неплавящимися стержнями (электродами). В оборудовании используется инверторная технология, что позволило создать компактные производительные устройства.

При сварке заготовок с помощью электрода разжигают дугу между ним и поверхностью стыка. Это создается за счет короткого замыкания при прикосновении прутка к металлу, и последующего его отрыва на расстояние 3-5 мм.

Дуга расплавляет конец электрода и кромки свариваемого изделия. В точке образования дуги создается сварочная ванна.

Для получения сварного шва требуется вести электрод вдоль стыка со скоростью достаточной для расплавления кромок и электрода, но не достаточной для прожигания деталей.

После охлаждения металла получается сварной шов по прочности сопоставимый с основой. Электрод может быть в виде отдельного стержня в обмазке или присадочной проволоки на механизме ее подачи.

При сваривании неплавящимся стержнем электродуга возникает между ним и кромками заготовок. Происходит расплавление кромок, если необходимо и присадочной проволоки в образующейся при этом сварочной ванне. Пруток может быть угольным или из вольфрама. Электродом неплавящегося вида обычно работают при (латуни, бронзы, мельхиора) и тугоплавких металлов.

Защита флюсами и газом

Сваривание металла под слоем флюса обычно выполняется автоматически или при наполовину автоматизированном процессе (полуавтоматом). В первом случае все процессы автоматизированы, во втором процесс подачи электрода производится автоматически, а движение горелки осуществляется сварщиком.

Расплав в сварочной ванне защищается расплавом шлака от воздействия атмосферного воздуха. Шлак получается за счет расплавления флюса поступающего в ванну. Вид сварки с применением флюсов весьма производителен, к тому же получается качественный сварной шов без пор и других недостатков.

Сваривание в газе обеспечивает предохранение участка сварки от вредного воздействия паров воды, атмосферного кислорода и азота.

Это обеспечивается за счет подачи струи защитного газа через сопло горелки в сварочную зону, что позволяет вытеснить атмосферный воздух. Используется при применении неплавящихся и плавящихся электродов. В итоге получается качественный шов при высокой производительности труда.

Электрошлаковая

Электрошлаковый вид сварки осуществляется благодаря сплавлению вертикальных краев изделия с электродом. Когда электрический ток проходит через лак, выделяется тепло. Дуга присутствует только на начальном этапе. В дальнейшем металл расплавляется за счет тепла выделяемого шлаком.

С двух сторон зазора устанавливаются ползуны из меди. Их охлаждают путем подачи воды. Снизу устанавливается поддон с флюсом. Между ним и электродом разжигают дугу и подают туда проволоку.

Электрическая дуга расплавляет проволоку и флюс, из них образуется сварочная ванна, над которой всплывает легкий жидкий шлак. По мере расплавления кромок и сварочной проволоки ползуны перемещаются вверх по стыку. В итоге получается качественный шов. Благодаря такому процессу можно варить металлы большой толщины за один проход.

Лучевая

В промышленности, особенно приборостроении и электронике требуется сваривать очень мелкие детали, имеющие особые требования к процессу сварки. Выбор способа сварки в этом случае невелик. С ними могут справиться только мощный световой луч, поток электронов или плазмы.

Чтобы получить шов отличного качества, требуется высокоэнергетический источник. Это может быть лазер или другой подобный источник энергии способный сконцентрировать огромную тепловую энергию на маленьком участке и на малое время. использует энергию разогнанных до большой скорости электронов. В случае с лазером разогрев осуществляется за счет энергии фотонов.

Плазма, газ, термическая реакция

Сущность вида сварки с применением плазмы заключается в формировании струи ионизированного газа, которая является проводником тока.

Температура плазмы достигает 30000 °C, что позволяет плавить любые металлы в кратчайшие сроки. Энергия плазмы зависит от величины сварочного тока, рабочего напряжения, расхода газа. Сварочные швы получаются высокого качества, тонкие, без внутренних напряжений.

Газовое сваривание осуществляется за счет сжигания горючего газа в кислороде и выделения большого количества теплоты. Это один из старейших видов сварки.

Температура газового пламени составляет три тысячи градусов. Благодаря этому расплавляются стыки свариваемого изделия. Процесс расплавления происходит долго, что вызывает нагрев больших участков поверхности соединяемых изделий. При охлаждении вызывает большие напряжения в шве и самой детали.

При термитном сваривании используется тепло выделяемое при сжигании смеси из алюминия и оксидов железа.

Термомеханическое сваривание материалов

К термомеханическому свариванию относится кузнечная, контактная и подобные им виды. Эти способы сваривания металла используют одномоментно тепловую и механическую энергию. К этому виду относят такие технологии:

• кузнечная;
• контактная;
• диффузионная;

Кузнечной сваркой называется способ, в котором свариваемые изделия сначала нагреваются до необходимой температуры в горне, а потом молотом соединяют друг с другом. Если вместо молота используется пресс, то такой способ называется прессовый.

Контактный вид имеет такое название благодаря тому, что сваривание осуществляется в месте контакта соединяемых деталей. Их сильно прижимают друг к другу с помощью специальных электродов, а затем через точку сдавливания пропускают мощный ток.

В месте контакта получается наибольшее сопротивление, что вызывает выделение основного тепла именно в этой точке. Соответственно, это приводит к расплавлению металла в точке контакта. С помощью контактной получают точечную или шовную сварку.

Контактная сварка получила широкое распространение в машиностроении, особенно в автомобилестроении. Это связано с высокой производительностью и экономичностью данного вида сварки. Она проще всего автоматизируется и широко используется в роботизированных комплексах.

Нельзя не упомянуть диффузионный вид сварки. Его сущность в предварительном нагреве заготовок и последующем их соединении с помощью деформации, которая возникает от механического давления. В таком процессе происходит диффузия атомов из одной соединяемой части в другую и получается неразрывное соединение.

Механическое сваривание материалов

При механическом способе сварки неразрывное соединение получают без внешнего источника тепла. Процесс соединения происходит под действием давления, трения, взрыва или чего-нибудь подобного, что образует межатомные связи между свариваемыми изделиями.

Сварка трением происходит в результате быстрого вращений. Она деталь так плотно прижата к другой, что при вращении происходит сильное трение и разогрев до расплавления. Это обеспечивает надежное соединение заготовок.

Если взять две металлические пластины, очистить от загрязнений и сильно прижать, то при давлениях в несколько десятков тысяч атмосфер происходит пластическая деформация, приводящая к образованию межатомных связей двух частей. В итоге получается неразрывное соединение. Такой способ называется холодной сваркой.

Чтобы возникли силы атомного взаимодействия, между двумя деталями иногда используется взрыв. В этот момент свариваемые детали сближаются так, что возникают атомные связи, которые обеспечивают надежное соединение изделий.

Еще один вид сварки – ультразвуковой. Высокочастотные волны вызывают колебания атомов в металле, и те становятся такими значительными, что вызывает атомные взаимодействия. Итог – надежное соединение.