11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Описание различных видов сварки и их особенностей

Содержание

Описание различных видов сварки и их особенностей

В процессе сварки, вследствие нагрева и расплавления кромок соединяемых элементов, получаются неразъемные соединения. Раньше данным способом соединялись лишь металлические детали, но современные методы позволяют соединять и другие материалы, в частности, пластмассу. Есть масса методов получения нужного результата. Например, с помощью электрической дуги. Также источниками энергии служат: электроток, газовое пламя, электронный луч, лазерное излучение, ультразвук, трение, взрыв.

Классификация видов

Сегодня насчитывается порядка 150 способов сварки, а разделяются они по техническим, физическим и технологическим признакам. По физическим показателям выделяются три основных группы:

  • Термический — с использованием тепловой энергии.
  • Термомеханический — кроме тепловой энергии, подразумевает также использование давления.
  • Механический — осуществляется с использованием механической энергии.

Газопламенная сварка

Здесь главный источник тепла — это пламя, выделяющееся при сгорании топлива в смеси с кислородом. Сейчас известно более десятка газов для использования в этом случае. Самыми популярными являются бутан, пропан, ацетилен и МАФ. Выделяемое тепло плавит как поверхности, так и присадочный материал.

Пламя может быть окислительным, восстановительным или нейтральным, что определяется количеством в смеси кислорода и газа. В последние годы стал активно использоваться МАФ, обеспечивающий высокую скорость протекания процесса и превосходное качество шва. В это же время нужно использовать дорогостоящую проволоку с большим содержанием кремния и марганца. На сегодня это наиболее распространенная смесь для газовой сварки, так как безопасна и имеет высокую температуру сгорания в кислороде (2430°C).

Многое диктует состав металла, подлежащий свариванию. В зависимости от данного параметра подсчитывается число присадочных прутков, а с учетом толщины металла — и их диаметр. Идеальный результат обеспечит тщательная предварительная подготовка. Общее для данных способов — плавный нагрев поверхности. Поэтому к ним прибегают, когда требуется сварить стальные листы толщиной 0,5−5 мм, цветные металлы, чугун и инструментальную сталь.

Правая и левая сквозная сварка

При толщине листа меньшей чем 5 мм чаще используется левая газовая сварка металла. При этом перемещение горелки осуществляется справа налево, а присадочный прут находится впереди. Пламя идет от шва, прогревает обрабатываемый участок и присадочную проволоку. Если толщина листа менее 8 мм, горелка перемещается лишь вдоль шва; если больше 8 мм, в поперечном направлении попутно делаются колебательные движения, что повышает качество шва. Преимущество левого способа в том, что оператору хорошо виден обрабатываемый участок и есть возможность обеспечить равномерность.

Правая экономичнее: пламя горелки идет ко шву, а не от него. Такой подход позволяет варить металл максимальной толщины, а угол раскрытия кромок при этом получается небольшим. Горелка перемещается слева направо, а присадочный прут следует за ней.

Сварка сквозным валиком применяется для получения вертикального стыкового соединения. Суть способа в том, что в нижней части проделывается небольшое сквозное отверстие. Когда горелка перемещается, верхняя часть отверстия плавится, а с добавлением присадки заваривается нижняя часть. При слишком большой толщине листа работа осуществляется с обеих сторон двумя операторами.

Ванный способ

Суть метода — в заваривании стальной формы в месте стыка. Далее за счет тепла дуги в ней создается ванна расплавленного металла. Торцы свариваемой арматуры, плавясь, образуют ванну. При остывании получается полноценное соединение.

Перед сваркой подготавливаются стержни: поверхности и их торцы зачищаются от любого загрязнения. Делать это можно щеткой по металлу. Арматуру важно зачищать на длину 30 мм в месте сварки. Устанавливаются стержни ось в ось. Зазор не должен быть больше 1,5 диаметра электрода (на торце).

Нужен большой ток. Например, с электродом 6 мм сварочный аппарат работает с током в 450 А. При низких температурах величина тока увеличивается на 10−12%. В процессе работы может использоваться несколько электродов одновременно. С помощью данного метода удается снизить трудоемкость, себестоимость изделия и расход электричества. На сегодня ванный способ сварки арматуры — самый популярный и надежный. Объясняется это потреблением относительно небольшого количества электроэнергии и высоким качеством соединения.

Сварка давлением

Еще этот способ называется холодным, ведь при выполнении соединения нет дополнительного нагрева обрабатываемой поверхности. В основе метода лежит пластическая деформация металлов при скольжении или сжатии. Работы выполняются без диффузии, при нормальной или отрицательной температуре.

Получить высококачественный шов помогают специальные устройства, деформирующие обрабатываемые поверхности, подлежащие предварительной зачистке. В результате образуется монолитное прочное соединение. Есть точечная, шовная и стыковая пластическая сварка.

Холодной сваркой может соединяться алюминий, медь, свинец, железо, кадмий и др. К пластической сварке предпочитают прибегнуть, когда нужны работы с разнородными материалами, довольно чувствительными к нагреву.

Главное преимущество метода — в отсутствии необходимости подключения мощного источника электроэнергии для предварительного нагрева. Полученный таким образом шов прочный, однородный и устойчивый к коррозии. Недостаток же в том, что можно варить лишь металлы высокой пластичности. Участки водопроводов и газовых магистралей соединяются плавлением.

Еще о классификации

Для работы с чугуном, сталью и медью требуется устройство с температурой в 3000 °C. При понижении ее производительность резко сократится и процесс сварки окажется неэффективным.

Классификация способов сварки плавлением в зависимости от источника тепла:

  • Дуговая.
  • Плазменная.
  • Электрошлаковая.
  • Электронно-лучевая.
  • Лазерная.
  • Газовая.

Дуговая сварка

Сегодня во многих отраслях промышленности наиболее важна электрическая дуговая сварка.

  • Наиболее распространена автоматическая сварка, при которой автоматизируются некоторые движения оператора. Электрод подается и перемещается вдоль шва без участия рабочего. Плюс данного подхода — в повышении качества шва и производительности, а опасность получения оператором травмы снижается. Нередко используется защитный газ, необходимый для предотвращения окисления и азотирования сварного соединения в процессе работы.
  • В процессе ручной дуговой сварки могут использоваться плавящиеся и неплавящиеся электроды. В случае выбора последнего соединение шва осуществляется так: кромки прикладываются друг к другу, угольный или графитовый электрод подносится к обрабатываемой поверхности, создается дуга. В итоге образуется ванна, которая через время затвердевает и образует шов. Этот метод более всего актуален для сваривания цветных металлов и их сплавов и для наплавки.
  • Другой способ подразумевает использование плавящегося электрода со специальной обмазкой. В случае с ручной сваркой данный метод можно назвать классическим, ведь используется он уже давно и является наиболее распространенным. Единственное, чем он отличается от вышеописанного способа, — то, что электрод плавится с поверхностью. В результате получается общая ванна, застывающая после удаления дуги и образующая высококачественный сварной шов. Способ выбирается в зависимости от конкретной ситуации, материала и прочего.

Важные моменты

Итак, рассмотренные нами главные способы сварки условно делятся на три группы: газовую, холодную и горячую. Иногда используются особые способы. Например, это требуется в случае работы с химически активными металлами и их сплавами. В строительстве подобные материалы используются чаще при возведении ответственных узлов. В этих случаях работы производятся при низком содержании в воздухе кислорода и азота, а источник должен обеспечивать высокую температуру. Яркий пример — плазменная и лучевая сварка. В последнем случае источник луча напоминает кинескоп, а напряжение его — около 30−100 кВ.

Куда более качественное соединение обеспечивает плазменная сварка. Газ, который образует плазму, кроме основной своей функции, защищает шов от окисления и азотирования. Но есть тут свои ограничения. Например, напряжение источника питания должен быть более 120 В, вдобавок монтаж сложный и дорогостоящий.

Сварщик должен получить качественный и прочный шов, способный длительное время выдерживать механические воздействия. Это достигается с помощью разных способов, кроме того, в зависимости от квалификации рабочего различается и технология: кто-то предпочитает левую, кто-то правую.

Инструкция должна соблюдаться всегда!

Главные враги сварного соединения — это удары и вибрация. Однако способы постоянно совершенствуется, и поэтому появляется больше вариантов получения прочных, качественных стыков.

Сварка. Основные виды сварки. Сварка различных металлов с сплавов.

1. Физические основы сварки

Сварка — это технологический процесс получения неразъёмного соединения материалов за счёт образования атомной связи. Процесс создания сварного соединения протекает в две стадии.

На первой стадии необходимо сблизить поверхности свариваемых материалов на расстояние действия сил межатомного взаимодействия (около 3 А). Обычные металлы при комнатной температуре не соединяются при сжатии даже значительными усилиями. Соединению материалов мешает их твердость, при их сближении действительный контакт происходит лишь в немногих точках, как бы тщательно они не были обработаны. На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности — окислы, жировые пленки и пр., а также слои абсорбированных примесных атомов. Ввиду указанных причин выполнить условие хорошего контакта в обычных условиях невозможно. Поэтому образование физического контакта между соединяемыми кромками по всей поверхности достигается либо за счёт расплавления материала, либо в результате пластических деформаций, возникающих в результате прикладываемого давления. На второй стадии осуществляется электронное взаимодействие между атомами соединяемых поверхностей. В результате поверхность раздела между деталями исчезает и образуется либо атомная металлическая связи (свариваются металлы), либо ковалентная или ионная связи (при сварке диэлектриков или полупроводников). Исходя из физической сущности процесса образования сварного соединения различают три класса сварки: сварка плавлением, сварка давлением и термомеханическая сварка (рис. 1.25).

Читать еще:  Вольфрам: свойства и применение

Рис. 1.25. Классификация видов сварки

К сварке плавлением относятся виды сварки, осуществляемой плавлением без приложенного давления. Основными источниками теплоты при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и «джоулево тепло». В этом случае расплавы соединяемых металлов объединяются в общую сварочную ванну, а при охлаждении происходит кристаллизация расплава в литой сварочный шов.

При термомеханической сварке используется тепловая энергия и давление. Объединение соединяемых частей в монолитное целое осуществляется за счет приложения механических нагрузок, а подогрев заготовок обеспечивает нужную пластичность материала.

К сварке давлением относятся операции, осуществляемые при приложении механической энергии в виде давления. В результате металл деформируется и начинает течь, подобно жидкости. Металл перемещается вдоль поверхности раздела, унося с собой загрязненный слой. Таким образом, в непосредственное соприкосновение вступают свежие слои материала, которые и вступают в химическое взаимодействие.

2. Основные виды сварки

Ручная электродуговая сварка. Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важнейшим видом сварки металлов. Источником тепла в данном случае служит электрическая дуга между двумя электродами, одним из которых является свариваемые заготовки. Электрическая дуга является мощным разрядом в газовой среде.

Процесс зажигания дуги состоит из трех стадий: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на 3-5 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание производится с целью разогрева электрода (катода) до температуры интенсивной экзо- эмиссии электронов.

На второй стадии эмитированные электродом электроны ускоряются в электрическом поле и вызывают ионизацию газового промежутка «катод-анод», что приводит к возникновению устойчивого дугового разряда. Электрическая дуга является концентрированным источником тепла с температурой до 6000 оС. Сварочные токи достигают 2-3 кА при напряжении дуги (10-50) В. Наиболее часто применяется дуговая сварка покрытым электродом. Это ручная дуговая сварка электродом, покрытым соответствующим составом, имеющим следующее назначение:

1. Газовая и шлаковая защита расплава от окружающей атмосферы.

2. Легирование материала шва необходимыми элементами.

В состав покрытий входят вещества: шлакообразующие — для защиты расплава оболочкой (окислы, полевые шпаты, мрамор, мел); образующие газы СО2, СН4, ССl4; легирующие — для улучшения свойств шва (феррованадий, феррохром, ферротитан, алюминий и др.); раскислители — для устранения окислов железа (Ti, Mn, Al, Si и др.) Пример реакции раскисления : Fe2O3+Al = Al2O3+Fe.

Рис. 1.26. Ручная сварка покрытым электродом: 1 — свариваемые детали, 2 — сварной шов, 3 — флюсовая корочка, 4 — газовая защита, 5 — электрод, 6 — покрытие электрода, 7 — сварная ванна

Рис. 1.26 иллюстрирует сварку покрытым электродом. По указанной выше схеме между деталями (1) и электродом (6) зажигается сварочная дуга. Обмазка (5) при расплавлении защищает сварочный шов от окисления, улучшает его свойства путем легирования. Под действием температуры дуги электрод и материал заготовки плавятся, образуя сварную ванну (7), которая в дальнейшем кристаллизуется в сварной шов (2), сверху последний покрывается флюсовой корочкой (3), предназначенной для защиты шва. Для получения качественного шва сварщик располагает электрод под углом (15-20)0 и перемещает его по мере расплавления вниз для сохранения постоянной длины дуги (3-5) мм и вдоль оси шва для заполнения разделки шва металлом. При этом обычно концом электрода совершают поперечные колебательные движения для получения валиков требуемой ширины.

Автоматическая сварка под флюсом.

Широко применяют автоматическую сварку плавящимся электродом под слоем флюса. Флюс насыпается на изделие слоем толщиной (50-60) мм, в результате чего дуга горит не в воздухе, а в газовом пузыре, находящемся под расплавленном при сварке флюсом и изолированным от непосредственного контакта с воздухом. Этого достаточно для устранения разбрызгивания жидкого металла и нарушения формы шва даже при больших токах. При сварке под слоем флюса обычно применяют силу тока до (1000-1200) А, что при открытой дуге невозможно. Таким образом, пари сварке под слоем флюса можно повысить сварочный ток в 4-8 раз по сравнению со сваркой открытой дугой, сохранив при этом хорошее качество сварки при высокой производительности. При сварке под флюсом металл шва образуется за счет расплавления основного металла (около2/3) и лишь примерно 1/3 за счет электродного металла. Дуга под слоем флюса более устойчива, чем при открытой дуге. Сварка под слоем флюса производится голой электродной проволокой, которая с катушки подается в зону горения дуги сварочной головкой автомата, перемещаемой вдоль шва. Впереди головки по трубе в разделку шва поступает зернистый флюс, который, расплавляясь в процессе сварки, равномерно покрывает шов, образуя твердую корочку шлака.

Таким образом, автоматическая сварка под слоем флюса отличается от ручной сварки по следующим показателям: стабильное качество шва, производительность в (4-8) раз больше, чем при ручной сварке, толщина слоя флюса — (50-60) мм, сила тока — (1000-1200) А, оптимальная длина дуги поддерживается автоматически, шов состоит на 2/3 из основного металла и на 1/3 дуга горит в газовом пузыре, что обеспечивает отличное качество сварки.

Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка является принципиально новым видом процесса соединения металлов, изобретенном и разработанным в ИЭС им. Патона. Свариваемые детали покрываются шлаком, нагреваемом до температуры, превышающей температуру плавления основного металла и электродной проволоки.

На первой стадии процесс идет так же, как и при дуговой сварке под флюсом. После образования ванны из жидкого шлака горение дуги прекращается и оплавление кромок изделия происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через расплав. Электрошлаковая сварка позволяет сваривать большие толщи металла за один проход, обеспечивает большую производительность, высокое качество шва.

Рис. 1.27. Схема шлаковой сварки:

1 — свариваемые детали, 2 — сварной шов, 3 — расплавленный шлак, 4 — ползуны, 5 — электрод

Схема электрошлаковой сварки показана на рис. 1.27. Сварку ведут при вертикальном расположении деталей (1), кромки которых так же вертикальны или имеют наклон не более 30 o к вертикали. Между свариваемыми деталями устанавливают небольшой зазор, куда насыпают порошок шлака. В начальный момент зажигается дуга между электродом (5) и металлической планкой, устанавливаемой снизу. Дуга расплавляет флюс, который заполняет пространство между кромками свариваемых деталей и медными формующими ползунами (4), охлаждаемыми водой. Таким образом, из расплавленного флюса возникает шлаковая ванна (3), после чего дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. В этот момент электродуговая плавка переходит в электрошлаковый процесс. При прохождении тока через расплавленный шлак выделяется джоулево тепло. Шлаковая ванна нагревается до температур (1600-1700) 0С, превышающих температуру плавления основного и электродного металлов. Шлак расплавляет кромки свариваемых деталей и погруженный в шлаковую ванну электрод. Расплавленный металл стекает на дно шлаковой ванны, где и образует сварочную ванну. Шлаковая ванна надежно защищает сварочную ванну от окружающей атмосферы. После удаления источника тепла, металл сварочной ванны кристаллизуется. Сформированный шов покрыт шлаковой коркой, толщина которой достигает 2 мм.

Повышению качества шва при электрошлаковой сварке способствует ряд процессов. В заключение отметим основные преимущества электрошлаковой сварки.

— Газовые пузыри, шлак и легкие примеси удаляются из зоны сварки по причине вертикального расположения сварного устройства.

— Большая плотность сварного шва.

— Сварной шов менее подвержен трещинообразованию.

— Производительность электрошлаковой сварки при больших толщинах материалов почти в 20 раз превышает аналогичный показатель автоматической сварки под флюсом.

— Можно получать швы сложной конфигурации.

— Этот вид сварки наиболее эффективен при соединении крупногабаритных деталей типа корпусов кораблей, мостов, прокатных станов и пр.

Электронно-лучевая сварка.

Источником тепла является мощный пучок электронов с энергией в десятки килоэлектронвольт. Быстрые электроны, внедряясь в заготовку, передают свою энергию электронам и атомам вещества, вызывая интенсивный разогрев свариваемого материала до температуры плавления. Процесс сварки осуществляется в вакууме, что обеспечивает высокое качество шва. Ввиду того что электронный луч можно сфокусировать до очень малых размеров (менее микрона в диаметре), данная технология является монопольной при сварке микродеталей.

Плазменная сварка.

При плазменной сварке источником энергии для нагрева материала служит плазма — ионизованный газ. Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электрических полей. В электрическом поле электроны и ионы ускоряются, то есть увеличивают свою энергию, а это эквивалентно нагреванию плазмы вплоть до 20-30 тыс. градусов. Для сварки используются дуговые и высокочастотные плазмотроны (см. рис. 1.17 — 1.19). Для сварки металлов, как правило используют плазмотроны прямого действия, а для сварки диэлектриков и полупроводников применяются плазмотроны косвенного действия. Высокочастотные плазмотроны (рис. 1.19) так же применяются для сварки. В камере плазмотрона газ разогревается вихревыми токами, создаваемыми высокочастотными токами индуктора. Здесь нет электродов, поэтому плазма отличается высокой чистотой. Факел такой плазмы может эффективно использоваться в сварочном производстве.

Диффузионная сварка.

Способ основан на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов при высоком вакууме. Высокая диффузионная способность атомов обеспечивается нагревом материала до температуры, близкой к температуре плавления. Отсутствие воздуха в камере предотвращает образование оксидной пленки, которая смогла бы препятствовать диффузии. Надежный контакт между свариваемыми поверхностями обеспечивается механической обработкой до высокого класса чистоты. Сжимающее усилие, необходимое для увеличения площади действительного контакта, составляет (10-20) МПа.

Технология диффузионной сварки состоит в следующем. Свариваемые заготовки помещают в вакуумную камеру и сдавливают небольшим усилием. Затем заготовки нагревают током и выдерживают некоторое время при заданной температуре. Диффузионную сварку применяют для соединения плохо совместимых материалов: сталь с чугуном, титаном, вольфрамом, керамикой и др.

Контактная электрическая сварка.

При электрической контактной сварке, или сварке сопротивлением, нагрев осуществляется пропусканием электрического тока достаточной иглы через место сварки. Детали, нагретые электрическим током до плавления или пластического состояния, механически сдавливают или осаживают, что обеспечивает химическое взаимодействие атомов металла. Таким образом, контактная сварка относится к группе сварки давлением. Контактная сварка является одним из высокопроизводительных способов сварки, она легко поддается автоматизации и механизации, вследствие чего широко применяется в машиностроении и строительстве. По форме выполняемых соединений различают три вида контактной сварки: стыковую, роликовую (шовную) и точечную.

Стыковая контактная сварка.

Это вид контактной сварки, при которой соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов. Детали зажимают в электродах-губках, затем прижимают друг к другу соединяемыми поверхностями и пропускают сварочный ток. Стыковой сваркой соединяют проволоку, стержни, трубы, полосы, рельсы, цепи и др. детали по всей площади их торцов. Существует два способа стыковой сварки:

Читать еще:  Стусло для плинтусов: как им правильно пользоваться

— Сопротивлением: в стыке происходит пластическая деформация и соединение образуется без расплавления металла (температура стыков 0,8-0,9 от температуры плавления).

— Оплавлением: детали соприкасаются в начале по отдельным небольшим контактным точкам, через которые проходит ток высокой плотности, вызывающий оплавление деталей. В результате оплавления на торце образуется слой жидкого металла, который при осадке вместе с загрязнениями и окисными плёнками выдавливается из стыка.

Параметры машин для стыковой сварки

Особенности и характеристики видов сварки

Жизнь современного человека тесно связана с вещами, изготовленными с применением сварочных технологий. Речь идет не только о соединении металла, но и прочих материалов, которые можно соединить на молекулярном уровне. В статье будут рассмотрены основные виды сварки.

Понятие процесса

Сварка – это технология создания неразъемного соединения между двумя поверхностями, путем интенсивного температурного воздействия.

Физические признаки

Металлы отличаются высокой температурой плавления. Без дополнительных факторов площадь контактные части свариваемых изделий не будут взаимодействовать друг с другом. Для изменения агрегатного состояния металла требуется повысить его температуру. По достижению определенного уровня создаются условия, при которых появляется возможность выполнить стыковку деталей с получением крепкой межатомной связи между поверхностями.

Технологичность – главное свойство сварных работ

Применяемые типы сварки зависят от характеристик рабочих элементов, а также производственных условий. Наиболее употребительными являются следующие технологии:

  • Дуговая.
  • Плазменная.
  • Газовая.
  • Сварка давлением.
  • Стыковая.
  • Холодная.

Важность свойств

В процессе соединения заготовок необходимо обеспечить надежную защиту зоны температурного воздействия от агрессивного влияния кислорода в атмосфере. В противном случае в области обработки будут активно развиваться коррозионные процессы, ухудшающие качество конструкции. Основные способы предотвращения контакта расплава с воздухом:

Классификация

Классификацию сварки металлов осуществляют исходя из характера воздействия на плоскость:

  1. Термический класс. Характеризуется бесконтактным способом воздействия на поверхность – электрической дугой или пламенем газа.
  2. Термомеханический класс. Данный вид сварочных работ сочетает в себе бесконтактное воздействие, для достижения нужной температуры, а также механического давления для выполнения соединения.
  3. Механический класс. Заданные тепловые параметры получают исключительно за счет механического воздействия на соединяемые изделия.

Ниже будут рассмотрены виды сварок и их краткая характеристика, для каждого класса.

Термический класс

Сварочная дуга

Сварочная дуга – это источник тепловой энергии для расплава металла. Представляет собой электрический разряд, возникающий при разрыве цепи. В качестве питающего механизма применяются устройства, работающие на постоянном или переменном токе.

Электродуговая

Электродуговая технология – наиболее распространенный способ соединения металлических изделий. Своей популярностью обязан относительной простоте применяемого оборудования и низкой себестоимости выполнения работ. Известно несколько видов дуговой сварки.

Ручная дуговая

Работы выполняются электродами с флюсовым покрытием и аппарата для сварки. Метод получил свое название благодаря функциям, которые осуществляются сварщиком:

  • Выбор направления движения стержня и его скорость.
  • Длина дуги;

Под действием высокой температуры флюс расплавляется. Одни компоненты попадают в зону расплава, улучшая качественные характеристик, другие остаются на поверхности, образуя защитную пленку.

Неплавящимся электродом

В качестве электродного материала используются тугоплавкие элементы: вольфрам или графит. Температура плавления базовой поверхности ниже, чем у электрода. Это обстоятельство увеличивает срок эксплуатации стержней. Допустимо использование присадочных металлов. Ввиду отсутствия флюса, работы ведутся в среде инертных газов.

Механизированная плавящимся электродом в среде защитного газа

Данный вид работ характеризуется применением особого присадочного материала – электродной проволоки, состав который зависит от свойств рабочей поверхности. Для подачи материала в зону сварки используют подающие механизмы. Они могут быть как одним из узлов агрегата, так и автономным оборудованием. Проволока не имеет защитного покрытия, поэтому соединение выполняют под защитой газа. При его отсутствии используют особый тип присадки – порошковую проволоку, которая содержит флюс для защиты шва. Для работы применяются аппараты, функционирующие в полуавтоматическом режиме.

Под флюсом

В этом случае на зону соединения вносят флюсовый состав, при плавлении которого возникает газовый пузырь, служащий барьером для вредных атмосферных факторов. Подчиняется требованиям ГОСТа 8713-89. На серийных производствах имеются установки, выполняющие сварку под флюсом в автоматическом режиме.

Электрошлаковая

Особенностью метода является система подачи тепловой энергии: ток проходит через флюс, нагревая его. Затем происходит плавление присадочного материала и заготовки. Способ незаменим при вертикальных соединениях с углублением, относительно основной плоскости.

Орбитальная

Метод промышленного стыкования поверхностей с круглым сечением, таких как трубы. Существует два способа реализации неразъемной связи. В первом случае заготовки вращаются вокруг своей оси. Под действие силы трения достигается рабочая температура. Во втором случае изделия зафиксированы, а вокруг них вращается подвижная головка аппарата для дуговой сварки. В этом случае используется электродная проволока.

Газопламенная

Технология характеризуется использованием тепловой энергии, образующейся при сгорании горючих газов и их смесей. В зависимости от массовой доли кислорода, определяется характер пламени. Оно может быть трех типов:

  • окислительное;
  • нейтральное;
  • восстановительное.

Плазменная

Рабочим инструментом является плазмотрон, генерирующий высокотемпературную плазменную дугу. В качестве механизма регулировки струи используют электромагнитные силы, увеличивая скорость ионов до необходимой величины. Помимо сварки, плазму используют наплавки, резки и напыления.

Электронно-лучевая

Высокотехнологичный метод, отличающийся принципом нагрева поверхности – для повышения температуры используется электронная пушка, которая создает поток электронов. Соединение элементов выполняют в условиях вакуумных камер.

Лазерная

На зону соединения воздействуют тонким лазерным лучом, который характеризуется точностью обработки и малым влиянием на зону вокруг шва. Это помогает избежать деформаций при работе с тонколистовыми материалами. Специалисты рекомендуют варить конструкции в среде защитных газов.

Стыковой метод соединения пластмасс оплавлением

Исходя из названия, для оплавления пластиковых изделий используется нагревательный элемент с покрытием из тефлона.

С закладными нагревателями

Еще один метод соединения полимеров. Нагрев осуществляется элементами сопротивления, которые устанавливают на соединительную муфту. После монтажа заготовки подается электрический ток, расплавляющий пластик.

Термомеханический класс сварки

Кузнечная

В качестве рабочего инструмента использовался кузнечный молот, деформирующий заготовки. Является самым старым способом выполнения соединения. В настоящее время практически не используется.

Контактная

Наиболее популярный способ данного класса. Рабочий цикл включает в себя два этапа. Первый – плавление поверхности до пластичного состояния. Второй – давление на нагретые элементы, которое может осуществляться как вручную, так и с помощью различных приводных механизмов. Подвидами контактной технологии являются.

Точечная

Популярная технология, которая может быть реализована в домашних условиях. Изделие помещают между двумя стержнями, выполняющими роль электродов. На них подается кратковременный импульсный заряд, нагревающий плоскость. Затем заготовка сжимается электродами, образуя межатомное соединение.

Стыковая

Основное отличие технологии заключается в ширине воздействия на поверхность. Соединение выполняется по всей плоскости касания. Существует два способа создания соединения:

  • сопротивлением;
  • непрерывным оплавлением.

Рельефная

Метод характеризуется специфической подготовкой к свариванию. На контактные плоскости предварительно устанавливают возвышения, называемые рельефами. После выполнения стыковки по точкам на них подают электрический ток, который вызывает деформацию рельефов.

Диффузионная

В основе технологии лежит явление диффузии – взаимного проникновения частиц друг в друга. При повышении температуры интенсивность движения атомов возрастает, создавая оптимальные условия для соединения деталей. Процесс протекает в условиях безвоздушного пространства или в среде защитных газов.

Высокочастотными токами

Металл плавится под влиянием токов высокой частоты. После кристаллизации обрабатываемой зоны образуется прочный сварной шов.

Трением

Основное преимущество данного способа сочленения – возможность работы с разнородными металлами. Согласно технологическим требованиям, одна заготовка должна быть надежно зафиксирована в специальном суппорте. Вторую раскручивают вокруг своей оси и под давлением стыкуют с первой. Тепловой энергии, которая выделяется за счет силы трения, достаточно для образования новых молекулярных связей.

Механический класс

Взрывом

Основной способ для получения биметаллических соединений. Для спекания заготовок используют тепловую энергию, которая освобождается при взрыве.

Ультразвуковая

Данный способ использует ультразвуковые колебания для образования неразъемных связей между атомами. Уникальность технологии заключается в возможности сваривания различных материалов, начиная от металла, заканчивая кожей или стеклом.

Холодная

Уникальный метод сваривания материалов, который отличается низкой рабочей температурой, находящейся ниже уровня рекристаллизации структуры металла. Технологические требования заключаются в тщательной подготовки рабочей плоскости. Она должна быть очищена от чужеродных элементов. Непосредственно перед началом цикла производят обезжиривание поверхности.

Эту сварку давлением применяют для работы с материалами, чувствительными к температурным перепадам.

Международные обозначения

При выполнении работ на территории России, в строительстве и других отраслях промышленности, все сварочные процессы подчиняются требованиям ГОСТа Р ИСО 4063-2010. Это отечественный аналог международного стандарта ISO 4063:2009.

В искусстве

Художественная сварка – это недавно зародившееся направление в искусстве. Мастера, занимающегося созданием скульптурных композиций называют арт-сварщиком. В Москве, и других крупных городах, проходят многочисленные выставки, которые знакомят ценителей с новыми произведениями.

Можно с уверенностью утверждать, что художественной сваркой по металлу с каждым годом интересуется все больше людей.

Заключение

В статье было рассказано, какие бывают виды сварки: от электросварки до соединения ультразвуком.

Классификация видов сварки

Ни один ремонтный или строительный процесс не может обойтись без сварочных работ. Сейчас рассмотрим самые популярные и востребованные виды сварки металла, их особенности, преимущества и недостатки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВАРКИ

Сварка – это особая технология, применяемая для неразъемного соединения металлов методом установления между ними межатомных связей с помощью специального оборудования, работающего под высоким температурным режимом. Таким способом можно создавать монолитные скрепления, как между однородными металлами, так и сплавами. На сегодняшний день сварочные работы применяются во многих промышленных отраслях, включая машиностроение, строительство и ремонтные работы. Далее перечислим, какие виды сварки существуют.

Кроме этого, благодаря разнообразию агрегатов и материалов для процесса соединения деталей, данная технология используется в домашнем хозяйстве для ремонта многих деталей и предметов (посуда, мебель, техника, трубопроводы). Данная методика металообработки столь популярна благодаря своей надежности. Начинающий сварщик, который желает обучиться этому процессу изначально интересуется, какие бывают виды сварки. По основной классификации их три, но при этом каждый делиться еще на несколько:

  • механическая производится, благодаря энергии и давления, которые деформируют изделие и позволяют им плотно соединиться. К механическому виду относятся: магнитно-импульсная, холодная и ультразвуковая сварки.
  • термическая, которая характеризуется использованием дополнительного материала, расплавляющимся под действием высокой температуры. Благодаря этому жидким материалом заполняется пространство между двумя деталями, а при застывании (кристаллизации) создается надежное крепкое соединение. Данный тип, в свою очередь, делится еще на подвиды – электролучевая, светло-лазерная, термитная литьем, газовая, дуговая , плазменная и электрошлаковая сварка.
  • комбинированная (термомеханическая) отличается тем, что процесс сварки происходит под воздействие давления и тепла одновременно. Перед соединением детали нагревают, чтобы они были более гибкими и пластичными. Благодаря этому соединение получается более прочным. Существует определенное количество типов комбинированной обработки – конденсаторная, газопрессовая, контактная, индукционно-прессовая и диффузионная.
Читать еще:  Пошаговая инструкция как поднять дом домкратом своими руками

Это самая основная классификация видов сварки, так как их принято разделять еще на несколько, по типу управления, используемого материала и т.д.

КЛАССИФИКАЦИЯ СВАРОЧНОГО ПРОЦЕССА

Сварочный процесс может реализовываться по нескольким классификациям способов сварки:

  • Методом плавления — это определенное количество технологий сварочных работ, которые осуществляются способом плавления металлов, благодаря чему они плотно соединяются между собой.
  • Способом давления реализуется за счет деформации металлических поверхностей и их атомному соединению. В результате качество зависит от многих аспектов: материал свариваемых деталей и качество их подготовки, уровень давления, способность металла к деформации.
  • Пайка – это определенная технология для создания неразъемного соединения между двумя деталями, методом вплавления между ними дополнительного материала (припоя), который имеет гораздо меньшую температуру плавления, чем детали, требуемые спайки.

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ

Основная особенность сваривания плавлением заключается в образовании сварочной ванны, в которой формируется соединительный шов, когда металл кристаллизуется. В различных промышленностях этот способ считается самым востребованным, распространенным и популярным. Его технология заключается в нагревании краев соединительных деталей, которые при остывании становятся одним целым. Основное условие такой сварки – это высокая мощность аппарата, так как необходимо обеспечить высокий уровень нагревания. Все дело в том, что не вся энергия направляется на сплавление. Часть ее излучается в окружающую среду, а еще часть тратится на нагревание холодного изделия, прежде чем оно начнет плавиться.

Среди всех источников, которые могут использоваться для нагревания при термической обработке, самым надежным и качественным считается электронный луч. Но, несмотря на это, чаще всего используется метод электрической дуговой сварки с использованием электрода. Это связано с тем, что для использования луча нужно специальное оборудование, помещение и обученный персонал, а варить электродом может научиться каждый желающий.

В подведении итога можно сделать вывод, что сваривание плавлением реализуется через источник энергии. Для его осуществления необходимы определенные навыки, для образования качественного шва. Это самая распространенная классификация способов сварки.

Сварка плавлением делится на определенные виды сварки металла:

  • Электродуговой метод для реализации требует электрическую дугу, которая образуется между рабочим материалом и электродом, применяемый для данного типа металлообработки. Она может быть выполнена в трех разных способах:
  • ручная, где электрод держит мастер и полностью контролирует процесс сваривания изделий;
  • полуавтоматическая, при которой проволока подается с помощью специального механизма, встроенного в аппарат;
  • механическая сварка или автоматическая, которая выполняется полноценно сварочной машиной.

При таком виде термообработки материалов самая главная задача мастера удержать дугу, иначе придется заново совершать поджог и устанавливать электросоединение, которое расплавляет железо.

  • Электрошлаковая обработка происходит за счет тепловой энергии, выделяемой агрегатом. При этом образуется ванна плавления, в которой металл защищается от окисления из внешней среды газами. Такая методика не требует дуги, так как тепло исходит от сварочного тока, проходящего через проводной шлак;
  • Электроннолучевой тип выполняется в специальных камерах, где тепло выделяется за счет бомбардировки зоны сварки электронным потоком, приобретающим высокие скорости в высоковольтной установке, имеющей мощность до 50 кВт. Анодом является изделие, подлежащее свариванию, а катодом — спираль или вольфрамовая нить, нагретая до температуры 2300° С.
  • Газовое сплавление происходит посредством высокой температуры, которая образуется за счет горения газовой среды в аппарате;
  • Импульсно-дуговой метод заключается в том, что сварочный ток не сохраняет постоянную величину, а поступает в дежурную сварочную дугу определенными кратковременными импульсами.
  • Лазерная методика основана на использовании фотоэлектронной энергии. При большом усилении световой луч способен плавить железо. Для его образования используют специальные устройства — лазеры.
  • Плазменный способ термосваривания материалов. Плавление металлов осуществляется плазменно-дуговой струей, имеющей температуру выше десяти тысяч градусов.

Основные виды сварки способом плавления часто применяются в промышленных и домашних условиях.

СВАРКА ДАВЛЕНИЕМ

Сваривание давлением знакома издавна. Еще кузнецы использовали такой метод, когда нагревали на костре две части детали до белого каления и с помощью сильного удара соединяли их в одно целое. Такой метод используется и в современном мире, например в радиоэлектронике, потому что сваренные детали не имеют остаточного заряда, который может помешать при работе техники.

Все виды сварки давлением рассмотрим далее:

  • ультразвуковой способ осуществляется за счет превращения при помощи специального преобразователя ультразвуковых колебаний в механические частоты и применения небольшого сдавливающего усилия;
  • термитный процесс сварки заключается в том, что рабочие изделия закладываются в огнеупорную форму, а в установленный сверху тигель засыпается специальный термит — порошок из алюминия и окиси железа. При его горении окись железа восстанавливается, а образующийся при этом жидкий металл при заполнении формы оплавляет и соединяет кромки свариваемых изделий.
  • сваривание трением осуществляется за счет силы трения. Она появляется в результате вращения одной из частей изделия, которое поддается сцеплению;
  • контактный способ происходит следующим образом: место сварки разогревается или расплавляется теплом, образованным при прохождении электрического тока через контактируемые места изделий.
  • холодная сварка основана на способности металла образовывать общие кристаллы при значительном давлении;
  • газопрессовой метод осуществляется нагреванием концов стержней или труб по всему периметру окружности многопламенными горелками до пластического состояния или плавления с их последующим сжатием;
  • сваривание токами высокой частоты. Данный способ сцепления железных элементов основан на разогреве токами высокой частоты концов стыкуемых стержней или труб до пластического состояния с последующим приложением осевых усилий для получения неразъемного соединения.

ПАЙКА

Пайка — это способ соединения железных поверхностей, находящихся в твердом состоянии, с использованием дополнительно введенного металла или сплава припоя, имеющего меньшую, чем соединяемые металлы, температуру плавления.

Процесс производится специальным аппаратом – паяльником. Он при соприкосновении создает температурный режим, который выше t плавления припоя, но ниже t плавления изделия. При этом припой расплавляется и создает жидкую каплю, которой соединяются детали. Когда материал остывает в результате остается прочное скрепление. Его качество напрямую зависит от подготовки рабочего изделия и площади расплавления припоя. Чем лучше произведена предварительная очистка, тем крепче получится спайка.

Пайка бывает нескольких типов, первая из которых производится под воздействием температуры до 450 градусов, а вторая – выше 450 градусов. Это зависит от типа припоя:

  • галлиевый сплав (50°С);
  • сплав Розе (96 °C);
  • оловянно-свинцовый (220 °C);
  • медно-цинковые (865 °C);
  • медно-серебряные (779 °C).

Такой способ позволяет скреплять металлы и неметаллы между собой. В сравнении со сваркой этот способ осуществляется под действием меньших температур. Но при этом прочность буден гораздо ниже.

ПРОЦЕСС СВАРКИ

Выше описано, какие виды сварки существуют, но все они вне зависимости от типа происходят по одному и тому же процессу. Есть три основных шага, которые необходимо выполнить для создания полноценного и правильного скрепления:

  • Формирование контакта между агрегатом и изделием.
  • Образование связи, в зависимости от классификации сварки (химической или металлической).
  • Создание качественного шва.

Основные виды сварки – это ручная электродом и полуавтоматическая . С них и рекомендуется начинать обучение новичкам.

Прежде чем переходить к основному процессу, необходимо пройти подготовительные процедуры:

  • Нужно выбрать сварочную категорию для работы.
  • Подобрать соответствующее оборудование.
  • Приобрести робу и защитную маску, чтобы не получить ожог роговицы во время работы.
  • Зачистить рабочие изделия от грязи, пыли, масла и остатков лакокрасочных изделий.
  • Подготовить рабочее место, с учетом всех правил безопасности.

ФОРМИРОВАНИЕ КОНТАКТА

Вне зависимости от классификации сварки первым шагом в работе будет формирование контакта между рабочим изделием и термическим элементом. При этом необходимо материал довести до температуры кипения или плавления. На этом этапе важно не перепутать плавку железа с образованием сварочной ванны.

ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ИЛИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Вторым и самым важным шагом является образование ванны. Вне зависимости от класса сварки она выглядит одинаково. Под воздействием температуры образуется практически белое пятно. От его ширины и длины и будет зависеть качество будущего шва. Сама ванна получается в результате расплавления основного металла и дополнительного материала, которым проводится работа, например – электродом.

СОЗДАНИЕ И ТИПЫ ПРОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ

При разной классификации видов сварки применяются разные способы создания монолитного скрепления. Типы швов делятся на три основные категории:

  • в зависимости от положения в пространстве они могут быть в потолочном, вертикальном , горизонтальном или в нижнем исполнении;
  • по количеству наплавленного материала они делятся на ослабленные (западающие), нормальные и усиленные;
  • по отношению к нагрузкам внешней среды – косые, лобовые, фланговые и комбинированные.

Основными характеристиками является ширина и высота создаваемого шва. Кроме этого, они бывают следующих видов в зависимости от типа соединения и разновидности сварки:

  • стыковые – применимы почти для всех типов сваривания и самые популярные за счет своих преимуществ – высокой прочности и экономичности затрачиваемых материалов;
  • нахлесточные, которые используются при точечном и контактном варении;
  • торцовые, когда элементы соединяются в виде «сэндвича» и обрабатываются по торцам;
  • угловые односторонние или двухсторонние, обеспечивающие более прочное сцепление.

Мы рассмотрели самые распространенные виды швов, так как их насчитывается около 50 видов.

В подведении итогов важно отметить, что мы рассмотрели все виды сварки, которыми пользуются на сегодняшний день мастера. Каждый из них имеет как преимущества, так и недостатки. Не все методы можно применить к одному и тому же материалу. То есть для одних металлов актуально использовать одни типы сварки, для других – другие.

Рассматривая, какая бывает сварка, необходимо учитывать, что для реализации каждого типа есть ряд условий: тип металла, помещения, КПД и так далее.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector