Основные виды сварки в строительстве

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:

Виды сварки в строительстве, 1982

.
• Плазменная. .
• 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:

• флюс;
• вакуум;
• защитные газы;
• пена.

[stextbox можно вносить непосредственно в зону контакта, как при автоматической сварке. Дуговая технология подразумевает использование стержней с флюсовым материалом, который расплавляясь, защищает сварочную область.[/stextbox]

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.

[stextbox перспективным считают использование дециана. Препятствием к распространению является его токсичные свойства, однако рабочие параметры газа сопоставимы с технологией дуговой сварки, поэтому ученые активно ищут возможность устранения вредных факторов.[/stextbox]

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.

[stextbox оплавления используется на промышленных предприятий. Его цель – автоматизация процесса сваривания различных металлических конструкций.[/stextbox]

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.

[stextbox способ соединения, не попадающий под классификацию способов сварки. Это соединение мягких тканей в медицинской практике, которое проводится путем воздействия высокочастотного тока на отдельные участки организма, нагревая их до 70 Сº.[/stextbox]

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.

[stextbox 6-го разряда Гресь Олег Станиславович Опыт работы 20 лет: «Месяц назад был на выставке сварочных композиций. Если честно, я был поражен – несмотря на то, что в описании указывалось, что работы выполнялись любителями, замысел и качество реализации были на высоте».[/stextbox]

Источник: svarka.guru

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.

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:

1. Методом плавления — это определенное количество технологий сварочных работ, которые осуществляются способом плавления металлов, благодаря чему они плотно соединяются между собой.
2. 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.
3. 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:

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:

1. Формирование контакта между агрегатом и изделием.
2. Образование связи, в зависимости от классификации сварки (химической или металлической).
3. 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:

1. Нужно выбрать сварочную категорию для работы.
2. Подобрать соответствующее оборудование.
3. Приобрести робу и защитную маску, чтобы не получить ожог роговицы во время работы.
4. Зачистить рабочие изделия от грязи, пыли, масла и остатков лакокрасочных изделий.
5. 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.

Источник: svarkaed.ru

Основные виды дуговой сварки

Сварка — это процесс получения неразъемных соединений частей изделия при их нагревании и (или) пластической деформации.

В большинстве случаев, говоря о сварке, имеют в виду соединение металлических деталей. Сваривать можно металлы любой толщины и в любом пространственном положении. Особенность такого способа соединения металла в том, что прочность сварного шва не уступает, а иногда и превосходит прочность основного материала.

Дуговая сварка широко используется для изготовления и ремонта металлических конструкций в разных областях промышленности и в быту. Без применения сварочных процессов немыслимо существование автомобилестроения, авиастроения, космической, нефтехимической отрасли, строительства, машиностроения, приборостроения и многих других. Причём объёмы выполняемой дуговой сварки возрастают ежегодно.

Широкое использование дуговая сварка получила в середине двадцатого века, но история её началась ещё в 1753 году в России. Академик Российской академии наук Г. В. Рихман предположил возможность применения электрических искр для плавления металла.

Позднее эта идея была развита профессором В. В. Петровым, который в 1802 году описал электрическую дугу. Он первым в мире предложил использование дуги для плавления металла. Дуга В.В. Петрова послужила основой для множества теоретических и практических исследований по всему миру.

Как промышленный способ соединения металла, дуговая сварка была изобретена в Российской империи в 1882 году. Н.Н. Бенардос осуществил сварку и резку металла электрической дугой с использованием угольного электрода. Департаментом торговли и мануфактур Российской империи 6 июля 1885 года ему была выдана привилегия (аналог современного патента) на его изобретение «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока». Прибор для выполнения сварки был назван создателем «Электрогефест».

Позднее приборы и способы выполнения сварки, конечно, усовершенствовались, но суть оставалась неизменной. Сварочная дуга, являющаяся устойчивым электрическим разрядом между металлической деталью и электродом, выступает источником нагрева и, как следствие, плавления.

При дуговой сварке происходит горение дуги и, как следствие, плавление материалов свариваемого металла и (или) электрода, а также присадочного металла. Расплавленный металл отдельных деталей соединяется воедино и образует сварочную ванну.

Высокие температуры сварки могут приводить к растворению в расплавленном металле атмосферных газов (кислорода, водорода, азота), что сказывается на качестве швов.

По способу защиты сварочной ванны (зоны плавления), дуги и электрода от воздействия атмосферных газов дуговую сварку разделяют на следующие виды:

• Сварку покрытыми электродами;
• Сварку под флюсом;
• Сварку в вакууме;
• Сварку с применением защищённой порошковой проволокой;
• Сварку в защитном газе;
• Сварку с комбинированной защитой.

По виду электродного материала различают:

• Дуговая сварка неплавящимися электродами. Неплавящиеся электроды – стержни из вольфрама, угля, графита;
• Дуговая сварка плавящимися электродами. Плавящиеся электроды – проволоки и стержни из стали, сплавов никеля, титана, алюминия, меди и других металлов.

Дуговая сварка соединяет детали за счёт тепловой энергии электрической дуги, которая появляется между двумя электродами. Одним из электродов может выступать непосредственно свариваемая поверхность. Исходя из количества электродов, материала детали и расположения электродов в электрической цепи определяют следующие виды дуговой сварки:

• Сварка неплавящимся электродом. Применяется угольный или вольфрамовый электрод. Соединение происходит за счёт плавления самого металла или присадочного материала;
• Сварка плавящимся электродом по методу Н. Г. Славянова. Металлический электрод из проволоки или стержня плавится и создаёт сварочную ванну;
• Сварка трехфазной дугой, также называемая комбинированной. Два электрода и свариваемая металлическая деталь отдельно подключаются к разным фазам трехфазного тока. При этом между каждым электродом и деталью образуется дуга;
• Сварка дугой косвенного действия. Электрическая дуга, создаваемая между двумя электродами, выделяет тепловую энергию. Повышение температуры в зоне сварки приводит к сплавлению материала детали. При этом могут применяться как неплавящиеся, так и плавящиеся электроды.

Учитывая состав, толщину и прочностные характеристики металла определяют полярность электродов при дуговой сварке. Для скрепления деталей из легкоплавких сплавов, либо деталей малой толщины применяют обратную полярность.

• Прямая полярность. Минус подается на электрод, плюс – на свариваемую деталь. Температура нагрева поверхности около 4000 градусов Цельсия;
• Обратная полярность. Минус – на деталь, плюс – на электрод. Температура нагрева поверхности ниже – около 3000 градусов Цельсия.

В зависимости от назначения, используемых электродов, а также степени автоматизации процесса существуют следующие виды дуговой сварки:

Ручная дуговая сварка –наиболее распространенный способ соединения деталей из металлов и сплавов при изготовлении конструкций. Возбуждение дуги, подача и перемещение электрода осуществляются вручную. Ручная дуговая сварка, после обучения основным навыкам её выполнения, доступна практически любому. Современные сварочные инверторы легкие, мобильные и доступные по цене.

Также в качестве источника электрического тока при ручной дуговой сварке используют генераторы. Они тяжелее и менее мобильны. Такое оборудование применяется чаще для создания стационарных сварочных постов.

Электроды для ручной дуговой сварки – металлические стержневые с покрытием (обмазкой). Нанесённая на поверхность электрода спрессованная порошкообразная смесь различных компонентов повышает качество сварки за счёт улучшения горения дуги, защиты расплавленного металла от атмосферных газов и подготовки сварочной ванны.

Сварщик при таком методе дуговой сварки вручную выполняет оба основных процесса: подачу расплавленного электрода в зону сварки и постепенного перемещения сварной дуги по линии скрепляемого стыка деталей.

Преимущества ручной дуговой сварки:

• Доступность, мобильность, удобство использования оборудования;
• Простота освоения навыкам выполнения сварочных работ;
• Возможность сварки деталей в труднодоступных местах, практически в любых положениях;
• Удобство замены свариваемого материала и электродов;
• Высокое качество сваривания любых металлов и сплавов.

Недостатки ручной дуговой сварки:

• Прямая жёсткая зависимость качества сварных швов от квалификации сварщика;
• Затруднения при работе с деталями, изготовленными из материала толщиной менее 1,5 мм;
• Низкая производительность;
• Высокая вредность процесса для сварщика.

Соединение металлических деталей при таком способе дуговой сварки происходит по тому же принципу, что и при ручной сварке, но в качестве электрода используется проволока, а защита сварочной ванны осуществляется за счёт подачи защитного газа в рабочую область. Электродная металлическая проволока, содержащая также кремний и марганец, подаётся автоматически. Сварщику лишь необходимо правильно выбрать её профиль – в соответствии с профилем сварочной канавки, а также равномерно передвигать электрод вдоль стыка. При полуавтоматической сварке в качестве защитного газа применяются активные газы (типа углекислого), либо инертные газы (типа аргона).

Существует также полуавтоматическая сварка без защитного газа. При таком варианте для сварки используется специальная флюсовая проволока. Флюс при сгорании выделяет газ, который и создаёт защитную среду.

Полуавтоматическая сварка менее широко распространена в быту, по сравнению с ручной, так как требует более громоздкого оборудования, но на производстве это самый востребованный вид дуговой сварки. Сварные швы получаются более ровными и тонкими, на их качество меньше влияет квалификация сварщика.

Преимущества полуавтоматической дуговой сварки:

• упрощённый процесс работы;
• небольшая зона теплового воздействия;
• высокое качество шва;
• возможность сварки в любых пространственных положениях;
• малая зависимость качества швов от квалификации исполнителя;
• возможность сваривания деталей из металла толщиной от 0,5 мм;
• высокая производительность сварочных работ.

Недостатки полуавтоматической сварки:

• недостаточная мобильность оборудования для полуавтоматической сварки в газовой среде, которое включает в себя сосуды с защитным газом;
• мягкость флюсовой проволоки не допускает избыточного изгиба шланга сварочного аппарата.

TIG-сварка применяется для соединения деталей из большинства применяемых металлов: различные виды стали, включая нержавеющие, сплавов алюминия, меди, никеля и прочих. По своей универсальности это самый востребованный вид сварки.

Сварка производится при помощи горелки с защитным газом. В зависимости от характеристик материала, а также ширины шва, сопло газовой горелки может укомплектовываться газовой линзой разных форм. К горелке жёстко закреплено токопроводящее устройство. Его задача удерживать электрод в определённом положении относительно линии шва и облака защитного газа.

Во время сварочных работ в зону сварки одновременно подаётся аргон и вольфрамовый электрод, образующий дугу с металлом. Сварочная ванна защищается от внешних факторов газом. Скрепление чаще всего происходит за счёт плавления материала свариваемых деталей.

Если технологически необходимо заполнение шва, то при TIG – сварке применяют присадочную проволоку, которая помещается в рабочую зону и, расплавляясь, обеспечивает полную надёжность и эстетичность соединения. Присадочная проволока подаётся вручную.

TIG – сварка является самой лучшей с точки зрения красоты сварных швов

Преимущества TIG дуговой сварки:

• применяемость на металлах различного состава;
• позволяет сваривать даже очень тонкие детали;
• расплавленный металл не выходит за пределы шва и не создаёт брызг и натёков;
• безопасность, лёгкость работы;
• высокая эстетика швов сварных соединений.

Недостатки TIG дуговой сварки:

• может выполняться сварщиком только высокой квалификации;
• высокая стоимость оборудования для сварки;
• невозможность применения в быту в виду малой мобильности оборудования;
• свариваемая поверхность должна быть тщательно подготовлена.

При любом виде дуговой сварки необходимо соблюдать правила техники безопасности при проведении сварочных работ. Если сварка выполняется не на открытом воздухе, то рабочее место сварщика обязательно должно быть оборудовано вытяжной вентиляцией. Обязательно соответствие правилам личной защиты: специальная искрозащитная одежда, рукавицы и, конечно, маска сварщика для защиты зрения.

Электробезопасность. При работе с электричеством применяются изолирующие средства защиты: основные – диэлектрические перчатки, изолированные рукоятки и токоискатели; и дополнительные – резиновые коврики, подставки, обувь на резиновой подошве. Перед началом работ необходимо убедиться в целостности проводов. При переносе оборудования для сварки всегда предварительно отключать его от сети.

Пожаробезопасность. Стены и (или) искрозащитные щиты должны быть выполнены из негорючих материалов. Перед началом работы нужно убедиться в том, что в свободном доступе есть средства тушения, применение которых допускается при работе с электричеством: песок, порошковые огнетушители.

Источник: centermetiz.ru

Разнообразие видов сварки

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.

Три основных разновидности

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 защиты сварочной ванны, 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 электродуговая сварка. 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 сварке меди, медных сплавов (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. Электронно-лучевая сварка 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.

Источник: svaring.com