Какие виды сварки бывают: классификация и характеристика способов сварки
Соединение металлов осуществляется путем разогрева кромок при помощи термита. Это специальный порошок, состоящий из мелкой фракции алюминия и железной окалины. Вместо алюминия допустимо применение в составе магния.
Суть термитной сварки состоит в сведении двух сторон изделия, между которыми предусматривается зазор. Концы помещаются в огнеупорную форму, изолирующую металл от внешней среды и задающую ширину и высоту сварочного соединения. К форме подведен бункер (тигль) с термитным порошком.
Стороны изделия предварительно разогревают. Обычно используют пропано-кислородное или керосино-кислородное пламя. После этого термит поджигают в бункере пламенем или запалом и накрывают крышкой. Одновременно открывают подачу из бункера снизу в зону стыковки.
Жидкий металл заливает форму и расплавляет собой окончательно кромки. Происходит сваривание сторон. Затем выжидают, пока изделие не остынет, и убирают форму. На поверхности возможны неровности, наплывы, поэтому может потребоваться механическая обработка.
Термическая сварка применяется для соединения:
Подходит для сварки углеродистых сталей и чугуна толщиной 10-15 см. В миниатюрном варианте таким методом сплавляют кабеля и провода. Технология позволяет соединять металлы большого сечения в труднодоступных местах, экономит время. Но швы получаются очень грубыми и нуждаются в шлифовке, поэтому для фасадной части изделий не подходят.
Чаще всего при помощи термитной сварки ремонтируют железнодорожные пути. Соединения выполняют по ГОСТ Р 57179-2016, а стыки обозначаются аббревиатурой «ССР» — «стыковое соединение рельсов».
Электродуговая контактная сварка
Сварка электрической дугой является одной из самых распространенных, поскольку подходит для соединения большинства типов металлов и проста в реализации. Все подвиды электродуговой сварки имеют общий принцип — задействуется ток с пониженным напряжением (для безопасности сварщика) и повышенной силой (для расплавления металла).
Между положительным и отрицательным концами, подключенными к источнику тока, при касании, возбуждается электрическая дуга. Если удерживать зазор между полюсами в 3-5 мм, дуга горит стабильно и выделяет температуру до 5000º С. Этого достаточно, чтобы плавить кромки основного металла. Способ защиты сварочной ванны и заполнение стыка осуществляются по-разному, от чего электродуговая контактная сварка делится на несколько разновидностей.
Ручная дуговая сварка (ММА, РДС)
В международной системе классификации обозначается как ММА — Manual Metal Arc. Наиболее бюджетный способ сварки, поскольку аппараты ММА стоят дешевле остальных. Подходит для работ в гараже, на даче и для неответственных соединений на производстве. Электрическая дуга горит здесь между изделием и концом плавящегося электрода, размещенного в держателе.
Электрод состоит из металлического стержня и обмазки. Стержень тоже плавится от температуры дуги и жидкий металл переносится на изделие, заполняя стык. Обмазка выступает в качестве защиты жидкой сварочной ванны. Покрытие электрода плавится, создавая газовое облако, препятствующее воздействию внешней среды.
Сварщик манипулирует держателем и электродом, задавая ширину, высоту шва и глубину проплавления. Электрод постоянно укорачивается, поэтому требуется навык, чтобы научиться удерживать зазор между концом электрода и изделием в пределах 3-5 мм.
После остывания соединения на поверхности образуется шлаковая корка. Она удаляется шлакоотделителем и шов осматривается на предмет дефектов. Выполняется ММА сварка на переменном или постоянном токе, для чего задействуются трансформаторы или инверторы, выпрямители.
При помощи ручной дуговой сварки (РДС) можно соединять:
Для создания однородного шва используются электроды с аналогичным составом стержня. Сварка возможна во всех пространственных положениях, но отличается низкой производительностью. Возможно сваривание сторон толщиной до 30 мм с глубокой разделкой кромок.
Аргоновая сварка (TIG)
В международной системе прописывается TIG — Tungsten Inert Gas. При аргонодуговой сварке электрическая дуга горит между концом вольфрамового электрода и изделием. Сварщик манипулирует горелкой. Вольфрамовый электрод не плавится, поэтому зазор выдерживать легче. Защита сварочной ванны осуществляется путем подачи аргона от баллона, через редуктор в горелку. Газ запускается за полсекунды до начала сварки и продолжает дуть еще пару секунд после. Это надежно изолирует расплавленый металла от внешнего воздействия.
Для заполнения зазоров и увеличения высоты сварочного шва используется присадочная проволока или присадочные прутки. Они должны быть из такого же сплава, что и основной металл. На плотно сведенных сторонах листовых сталей 1.0-1.5 мм возможна сварка без присадки, если на изделие не будут оказываться высокие механические нагрузки.
За счет остро заточенной вольфрамовой иглы сварочные швы получаются узкими и аккуратными, поэтому после наложения часто не нуждаются в обработке. Толщина проплавления зависит от силы тока. Самые мощные аппараты для аргоновой сварки выдают 400 А, чего хватит для сваривания деталей толщиной 30 мм. В таком случае применяются горелки с водяным охлаждением. При сварке тонких сталей до 5 мм подойдут аппараты с воздушным охлаждением.
Аргоновой сваркой соединяют:
Аргоно-дуговая сварка обеспечивает высокое качество проплавления и универсальна по свариваемым материалам. Возможна на переменном или постоянном токе, швы не нуждаются в зачистке, но стоят аппараты для TIG сварки дороже, чем для ММА.
Сварка полуавтоматом (MIG/MAG)
Сварка полуавтоматом имеет два обозначения в международной системе. MIG подразумевает защиту сварочной ванны инертным газом (Manual Inert Gas), а MAG — защиту активным газом (Manual Active Gas). К инертным газам относятся аргон и гелий, к активным — углекислота. Возможна сварка смесью аргона 80% и углекислоты 20%.
При сварке полуавтоматом дуга горит между концом проволоки и изделием. Проволока подается через горелку. Задействуется подающий механизм с роликами (чаще всего толкательный, хотя бывает и тянущий), барабан, катушка. Возможна установка кассеты весом 1-15 кг, что зависит от вместимости отсека полуавтомата.
Проволока одновременно выступает присадочным материалом. Поскольку подается она автоматически, то сварщику только остается управлять горелкой, задавая ширину и высоту шва. На аппарате есть регулировка силы тока и скорости подачи проволоки. Сварка ведется постоянным током, но есть модели AC/DC.
Полуавтоматы бывают моноблочными и с раздельным исполнением источника тока и подающего механизма. Есть оборудование с жидкостным и водяным охлаждением. Максимальная сила тока возможна до 500 А. Благодаря полуавтоматической сварке швы качественные, аккуратные, не нуждаются в зачистке, а скорость выполнения высокая. При установке соответствующей проволоки, MIG сваркой соединяют:
Существует разновидность полуавтоматической сварки без газа. Тогда сварочная ванна защищается газом от порошка, расположенного в полой части проволоки. Порошковая проволока позволяет выполнять соединение металлов, не используя громоздкий баллон, что упрощает транспортировку. Но качество швов порошковой проволокой значительно проигрывает сварке в газовой среде, поэтому подходит только для неответственных изделий или применения в полевых условиях, труднодоступных местах.
Сварка под флюсом
Стандарты флюсовой сварки прописаны в ГОСТ 8713-79. Дуга в сварке под флюсом горит между концом проволоки и изделием. Проволока служит электродом и присадочным материалом, подаваясь автоматически от барабана. Впереди сварочной головки движется бункер, из которого подается флюс.
Флюс — это гранулированное вещество для защиты сварочной ванны. Оно плавится и выделяет газ, отталкивающий воздух. Дуга горит в слое порошка, поэтому искры практически не вырываются на поверхность, обеспечивается минимальное разбрызгивание металла. Есть модели, которые после сварочной головки имеют всасывающее сопло. Оно снимает флюс с уже наложенного шва, чем достигается экономия расходного материала и очищение поверхности. Флюсы различаются по составу (высококремниевые, низкокремнистые, безкремнистые), что определяет их пригодность для сварки конкретных металлов.
Сварка под флюсом бывает автоматическая и полуавтоматическая. Сварочное исполнительное устройство (каретка) перемещается по изделию при помощи роликов, цепи. Источник тока располагается рядом на стационарном месте и связан с кареткой кабелями. Технология применяется для соединения труб большого диаметра, прокладки магистралей.
Газопламенная сварка
Ведется при помощи пламени от горелки. Для создания пламени используется ацетилен или пропан (в качестве горючего газа) и кислород (для увеличения мощности пламени). Температура факела достигает 2800-3100º С, что позволяет плавить кромки металла. Для заполнения сварочной ванны используется присадочная проволока, подающаяся свободной рукой сварщика.
Газовой сваркой чаще всего соединяют черные металлы, трубы, латают емкости. Энергонезависимость разрешает применять сварку в полевых условиях, на крышах, в тоннелях, подвалах. Подключение к баллонам выполняется через редукторы с манометрами. У кислородного редуктора манометров два — высокого и низкого давления. Потребуются дополнительные комплектующие (шланги, мундштуки, ниппели), чтобы все соединить в одну систему.
Горелки рабочей части и диаметру сопла:
Электрошлаковая сварка
Суть электрошлаковой сварки заключается в соединении двух сторон металла за счет тепла, выделяемого шлаковой ванной. Для этого зону стыковки заполняют токопроводящим флюсом. К нему подводится сварочный электрод (проволока), который разогревает флюс, образуя жидкий шлак. Электрод продолжает проводить ток, будучи погруженным в сварочную шлаковую ванну. Метод бездуговой. Температура повышается и кромки металла сплавляются между собой.
Диапазон толщины свариваемых металлов таким методом составляет 20-3000 мм. Шлаковой сваркой можно соединять:
Задействуется технология в химической промышленности, машиностроении, кораблестроении, авиационной промышленности.
Плазменная сварка
Для расплавления кромок и присадочного металла используется плазма. Оборудование состоит из источника постоянного тока, газового аргонового баллона, плазмотрона. Для отвода лишнего тепла от сопла плазмотрона (горелки), нередко предусматривается водяное охлаждение.
Газ подается в плазмотрон и нагревается электрической дугой. Благодаря этому он увеличивается в объеме до 100 раз. За счет теплового расширения он начинает истекать из сопла на высокой скорости. Это и есть плазма. Ее температура составляет 30 000º С, что превосходит характеристики других методов сварки.
По реализации технологии возможно два варианта:
При помощи плазменной сварки соединяют металлы толщиной до 9 мм во всех пространственных положениях. Метод подходит для сваривания:
Термомеханический класс сварки
Все перечисленные выше виды сварки относятся к термическому классу. В них соединение сторон осуществляется за счет высокой температуры, вырабатываемой дугой, пламенем или прохождением тока.
Существует еще термомеханический класс, где воздействие теплом комбинируется с давлением или прижатием. К таким видам сварки относятся: контактная стыковая, газопрессовая, диффузионная. Кромки металла разогреваются прохождением тока, за счет возросшего сопротивления в зоне контакта двух сторон, а затем дополнительно сдавливаются для лучшего соединения. Это образует сплошной, прочный шов. Нагрев может быть местным или общим. Метод применяется при выпуске металлопроката, кузнечной продукции, сборки конструкций.
Наиболее распространённые виды сварки и их применение.
Идея написания данного поста по праву принадлежит товарищу @bagzon Он попросил перечислить основные виды ручной сварки и область их применения,а поскольку его поддержало и подписалось на меня около стапятидесяти! (О_О) человек,то пишу,не откладывая в долгий ящик) Также хочу написать,что лезть в глубины теории я не буду и опишу способы максимально доступные для большинства людей.
1: Ручная дуговая сварка.
Ручная дуговая сварка,без сомнения,это наиболее широко распространённый вид сварки. Она используется во всех видах промышленности,а так же в быту. Предназначена для сварки большого вида сталей,чугуна и цветных металлов. На частном подворье,практически у каждого второго хозяина имеется сварочный аппарат который,к слову,состоит из самого аппарат,держателя электрода и держателя массы,который крепится на свариваемую деталь. Сварить забор или мангал — идеальный вариант сварочного аппарата!
Сварка осуществляется плавящимся электродом состоящим из металлического стержня, предназначенного для проведения эл. тока и формирования сварочного шва, и обмазки предназначеной для защиты шва от воздействий окружающей среды, стабильного горения дуги раскисления расплавленного металла сварочной ванны, легирование металла, для связывания составляющих покрытия и образования шлака, который должен обладать определёнными физ., хим. данными. Видов электродов великое множество,каждый предназначен для своих целей. Загуглить подходящий для ваших целей вид электродов не составит не малейшего труда =)
Сварка осуществляется таким способом:
Между электродом и основным металлом зажигается электрическая дуга, которая расплавляет металл и образует на нем жидкую ванну. Сварщик вводит в пламя дуги конец электрода, который расплавляется и смешивается в ванне с основным металлом.
Так выглядят швы выполненые РДС:
В настоящее время чаще используются более лёгкие по весу (3-6 кг) сварочные инверторы, которые производятся разными фирмами в большом разнообразии. Сварочные трансформаторы же имеют больший вес и большую надежность.
Купить в хозяйство сварочный инвертор,справляющийся с большинством бытовых задач,можно уже за 150-200$.
Плюсы и минусы данного вида сварки:
+довольно легко обучиться азам РДС
+возможность сварки в любых пространственных положениях;
+возможность сварки в местах с ограниченным доступом;
+сравнительно быстрый переход от одного свариваемого материала к другому;
+возможность сварки самых различных сталей благодаря широкому выбору выпускаемых марок электродов;
+простота,дешевизна и транспортабельность сварочного оборудования.
-проблематична сварка тонкого (меньше 1,5-2 мм) металла и сварка цветных металлов неопытными сварщиками;
-низкие КПД и производительность по сравнению с другими технологиями сварки;
-качество соединений во многом зависит от квалификации сварщика;
-вредные условия процесса сварки.
Полуавтоматическая сварка – это вид дуговой сварки, при котором сваривание происходит благодаря автоматически подающейся в зону сварки электродной проволоки с одновременной подачей в ту же зону защитного газа. Задача газа — это защита расплавленного и нагретого металлов от вредного воздействия окружающей среды. В большинстве своем используется углекислый газ или аргон. Данный вид сварки также весьма распространён,так так позволяет сваривать как черные,так и цветные металлы.
Причем можно варить,как тонкий (0,5мм) листовой металл,так и ответственные металлоконструкции из металла толщиной 30мм во всех пространственных положениях. Отлично подходит практически для всех сварочных нужд! От ремонта автомобиля,до сварки конструкции из металлопрофиля любой толщины.
Неплохой аппарат для полуавтоматической сварки можно купить примерно за 250-300$,что я считаю неплохо.
+хорошие условия работы сварщика;
+малая зона термического влияния и относительно небольшие деформации изделия в результате высокой степени концентрации дуги;
+возможность сварки во всех пространственных положениях;
+возможность сварки тонкого металла;
+возможность работы сварщика с более низкой квалификацией;
+высокое качество сварного шва;
+высокую оперативность работы.
-невысокая мобильность из-за баллона с газом (Что,впрочем,решается использованием проволоки содержащей в своем составе флюс).
Газосварка — сварка плавлением с применением смеси кислорода и горючего газа (Пропана,бутана,ацетилена,МАФ и др.) Факелом горелки расплавляется свариваемый металл и в полученую ванну добавляется сварочная присадка.
Газовая сварка характеризуется плавным и медленным нагревом металла, что обусловливает основные области его применения для сварки:
-стали толщиной 0,2—5 мм (с увеличением толщины металла, в связи с медленным нагревом, снижается производительность)
-инструментальные стали, требующие постепенного мягкого нагрева и замедленного охлаждения
-чугун и некоторые специальные стали, требующие подогрева при сварке
Также применяется в ремонтных работах, твердой пайке и некоторых видах наплавочных работ. Отлично позволяет варить трубы в условиях стесненного пространства и тонкие детали.
+Простота сварочного процесса;
+Возможность варить во всех пространственных положениях;
+Сварка тонкого металла;
+Сварка и пайка цыетных металлов;
-Очень низкая производительность;
-Высокий нагрев свариваемой детали;
-Довольно низкая мобильность.
TIG — Tungsten Inert Gas — ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа. Электрод чаще всего изготовлен из вольфрама с различными добавками,в зависимости от свариваемого металла. Сварка TIG ac/dc легко соединяет углеродистые, конструкционные, нержавеющие стали, детали алюминия и его сплавы с титаном, никелем, медью, латунью, кремнистых бронз, сплавы нержавейки и других самых разнообразных металлов. TIG обладает наиболее широким спектром возможностей из всех видов сварки.
Вольфрамовый электрод закрепляется в токопроводящем устройстве специальной горелки, к которой по шлангам подводится токоведущий провод и защитный инертный газ. Истекающая из сопла горелки струя аргона оттесняет воздух и надежно защищает электрод, дугу, сварочную ванну и околошовную зону от окисления и азотирования . Таким образом, процесс осуществляется при струйной защите зоны сварки от контакта с воздухом. Если возникает необходимость в добавочном (присадочном) металле для заполнения шва (получения сварочного валика), то в дугу подается присадочная проволока, как правило, того же или близкого состава, что и свариваемый металл. Присадочная проволок, как правило, подается вручную, так же как при газовой сварке.
В наших реалиях данный вид сварки в основном используют для сварки аллюминия и его сплавов,а также для сварки нержавейки. Швы имеют просто невероятную красоту!
Цены на более-менее приличные аппараты начинаются от 400-500$,но стоимость работ быстро отобьет покупку =)
+Выполнение очень тонких сварочных работ;
+Отсутствие брызг расплавленного металла;
+Хорошие условия труда;
+Лучшая сварка аллюминия и нержавейки;
+Сварка очень тонких деталей.
-Требования к опыту сварщика;
-Довольно дорогое оборудование;
-Нужна тщательная подготовка свариваемых поверхностей.
ПыСы: Я,конечно,благодаря своей рассеяности упустил массу важной информации,поэтому поправляйте меня в комментариях! Буду рад любой критике!
Всем добра!
А Лиге Сварщиков на Пикабу желаю чистого металла,высокой зарплаты и много-много работы! =)
Способы сварки металлов и их краткая характеристика
Сварка — это высокотемпературный процесс, который включает в себя соединение двух или более металлических частей путем их сплавления. Во время сварки происходит металлургическое соединение, основные металлы нагреваются до температуры плавления, а затем вместе застывают. Сварка может производиться различными методами, такими как:
-
;
- электродуговая;
- газовая;
- контактная;
- ультразвуковая;
- сварка трением.
В процессе соединяемые металлические детали подвергаются интенсивному воздействию тепла и давления, в результате чего они претерпевают ряд физических и химических изменений. Под воздействием тепла атомы основного металла приходят в состояние сильного возбуждения, и он начинает размягчаться и плавиться. Когда металл остывает и затвердевает, он образует соединение, которое по прочности не уступает исходным металлическим частям.
Сварка используется в различных отраслях промышленности, включая строительство, автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность и производство. Применяется для создания прочных и долговечных конструкций, оборудования и машин. Она играет важнейшую роль в ремонте и обслуживании металлических компонентов и конструкций.
Для выполнения сварочных работ требуется специализированное оборудование и инструменты, включая сварочные аппараты, электроды, шлемы, защитное снаряжение и расходные материалы, такие как присадочные прутки и проволока. Для эффективности производства сварщики должны уметь читать и интерпретировать технические чертежи, понимать металлургические принципы и владеть различными методами сварки.
Способы сварки
Существует несколько методов сварки, включая:
Лазерная сварка
Лазерная сварка — это тип сварочного процесса, в котором используется высокоинтенсивный лазерный луч для соединения двух или более металлических деталей вместе. Лазерный луч фокусируется на области соединения деталей, генерируя интенсивное тепло, которое сплавляет металл вместе.
Сварка лазером используется в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и электронной промышленности, обрабатывает широкий спектр материалов. Популярность способа возросла в последние годы благодаря развитию и мощности лазерных технологий.
Рис. 1. Сварка металла лазером
Газовая сварка
Газовая сварка — это технология, в которой для сваривания деталей используется горелка, заправленная газом ацетиленом. Этот метод, также известный как газоплавильная сварка, широко используется в автомобильной и металлообрабатывающей промышленности.
Возможно появление коробления металлических деталей из-за высокой температуры, выделяемой горелкой. Однако опытные сварщики могут избежать этого, контролируя интенсивность пламени и скорость перемещения горелки. Мундштук горелки может быть перпендикулярным поверхности или находиться под наклоном к ней.
Газовая сварка остается популярной технологией для производства благодаря своей мобильности и универсальности при работе с толстыми и тонкими металлами. Использование ацетиленового газа позволяет добиться высокой теплоотдачи, что делает этот метод эффективным для сварки тяжелых деталей и ремонта машин.
Дуговая TIG сварка
Дуговая сварка вольфрамовым электродом — это тип сварочного процесса, в котором используется неплавящийся вольфрамовый электрод для получения электрической дуги, расплавляющей основной металл. Инертный газ (аргон или гелий) используется для защиты сварного шва от окружающего воздуха, предотвращая окисление и другие дефекты.
Защита сварочной ванны осуществляется путем подачи аргона от баллона, через редуктор в горелку. Вольфрамовый электрод используется для создания электрической дуги, которая генерирует интенсивное тепло, расплавляющее металл. Сварщик вручную подает присадочный металл в сварочную ванну для усиления шва и создания прочного соединения между двумя металлическими частями.
Рис. 2. Аргонно-дуговая сварка TIG
Часто используемыми газами для защиты при дуговой сварке являются аргон, гелий и углекислый газ. Выбор газа зависит от типа свариваемого металла и желаемых свойств шва. Самые мощные аппараты для аргоновой сварки выдают 400 А, этого достаточно для проведения сварки материалов толщиной 30 мм. При такой мощности необходимо использовать горелки с водяным охлаждением.
Дуговая сварка порошковой проволокой
Дуговая сварка порошковой проволокой, также известная как дуговая сварка с порошковым покрытием (FCAW) — это процесс сварки, в котором для защиты сварного шва от окружающего воздуха используется трубчатая проволока, заполненная флюсом.
Флюс создает газовую защиту вокруг сварного шва, предотвращая окисление и другие дефекты, которые могут ослабить соединение. В этом процессе между металлическим электродом и основным металлом возникает электрическая дуга, генерирующая интенсивное тепло, которое расплавляет металл и сплавляет его вместе. Флюс в порошковой проволоке также действует как раскислитель и удаляет примеси из сварочной ванны. FCAW используется в строительстве, судостроении и производстве тяжелого оборудования благодаря способности сваривать толстые материалы и делать сварные швы с минимальной подготовкой и очисткой. Этот процесс также подходит для наружного применения, флюс в порошковой проволоке обеспечивает защиту от ветра и других факторов окружающей среды, которые могут повлиять на качество работы.
Рис. 3. Порошковая сварка
Электрошлаковая сварка
Электрошлаковая сварка (ESW) — это технология сварки, в которой используется расходуемый электрод и шлаковая ванна для создания сварного соединения между двумя металлическими деталями. В процессе вертикальный электрод подается в бассейн с расплавленным шлаком, который расплавляет основной металл и сплавляет его вместе.
Шлак действует как теплоизолятор, сварной шов медленно остывает и создает прочное соединение материалов. ESW используется для сварки толстых секций из стали и других металлов, таких как нержавеющая сталь и никелевые сплавы, в строительстве, судостроении и производстве тяжелого оборудования. Получаются высококачественные сварные швы с минимальной подготовкой и очисткой. Однако ESW требует значительного количества энергии и специализированного оборудования.
Рис. 4. Процесс электрошлаковой сварки
Точечная сварка сопротивлением
Точечная сварка сопротивлением (RSW) — в данной технологии используется электрический ток и давление для соединения двух или более металлических деталей вместе.
Два металлических электрода сводятся вместе, а свариваемые металлические детали помещаются между ними. Затем через электроды пропускается электрический ток, в результате чего выделяется тепло, которое сплавляет металл.
Давление, оказываемое на электроды, обеспечивает плотное прижатие металлических деталей друг к другу в процессе сварки, создавая прочное и долговечное соединение. RSW применяется в автомобильной, аэрокосмической и бытовой промышленности. Однако технология ограничена работой только с тонкими материалами и неэффективна для толстых участков металла.
Рис. 5. Точечная сварка сопротивлением
Электронно-лучевая сварка
Электронно-лучевая сварка (EBW) — это процесс сварки, в котором используется высокоскоростной пучок электронов для соединения металлических деталей вместе.
Электронная пушка генерирует пучок электронов, которые фокусируются на металлических деталях. Интенсивное тепло расплавляет металл и сплавляет его вместе, создавая прочное сварное соединение. EBW применяется в аэрокосмической, медицинской и автомобильной промышленности благодаря созданию сварных швов с минимальными искажениями и зонами термического влияния. Подходит для сварки широкого спектра металлов, включая нержавеющую сталь, титан и алюминий.
Рис. 6. Аппарат для электронно-лучевой сварки
Диффузионная сварка
Диффузионная сварка — это процесс сварки в твердом состоянии, при котором два или более металлических изделия соединяются вместе под воздействием тепла и давления. Металлические детали нагреваются до температуры, при которой атомы на границе раздела начинают диффундировать через границу, образуя прочное соединение. Диффузионная сварка используется в аэрокосмической и энергетической промышленности для соединения деталей сложной формы и разнородных металлов.
Рис. 7. Результат диффузионной сварки в вакууме
Термитная сварка
Термитная сварка — это процесс, в котором используется химическая реакция для выделения тепла и соединения двух металлических деталей вместе. Смесь алюминиевого порошка и оксида металла поджигаются, в результате чего происходит экзотермическая реакция, которая выделяет тепло и расплавляет металлические детали. Специальный порошок состоит из мелкой фракции алюминия или магния и железной окалины . Металл сплавляется вместе, образуя сварное соединение. Термитная сварка используется для соединения больших участков металла в железнодорожной и строительной промышленности, например, железнодорожных путей и мостов. Подходит для сварки углеродистых сталей и чугуна толщиной 10-15 см.
Плазменная сварка
Плазменная сварка — это дуговая сварка, в которой используется сфокусированная плазменная дуга для соединения металлических частей вместе. Оборудование состоит из источника постоянного тока, газового аргонового баллона и плазмотрона. Между электродом и свариваемыми металлическими деталями возникает высокоскоростная плазменная дуга. Интенсивное тепло, выделяемое ею, расплавляет металл и сплавляет его вместе. Плазменная сварка используется в аэрокосмической, медицинской и автомобильной промышленности для соединения тонких металлических листов.
Рис. 8. Плазменная сварка
Сварка трением
Сварка трением — это соединение металлических частей в твердом состоянии с применением трения и давления. Металлические детали вращаются под высоким давлением, выделяя тепло, которое расплавляет металл и сплавляет его вместе. Сварка трением используется в аэрокосмической и автомобильной промышленности для соединения разнородных металлов. Данная технология подходит для работы с деталями сложной формы.
Рис. 9. Сварка трением
Сварка взрывом
Сварка взрывом — это сварочная технология с использованием взрывчатых веществ для соединения двух или более металлических пластин вместе. Используется в аэрокосмической, автомобильной и судостроительной промышленности для создания композитных материалов с уникальными свойствами.
В ходе сварки между двумя металлическими пластинами помещается слой взрывчатого вещества, который затем поджигается. В результате взрыва возникает высокоскоростная ударная волна, которая заставляет пластины столкнуться и соединиться. Этот метод позволяет соединять разнородные металлы, которые было бы трудно или невозможно сварить традиционными методами.
Рис. 10. Технология сварки взрывом
Автоматическая и полуавтоматическая сварка
Автоматическая сварка — это метод, при котором сварочный аппарат выполняет работу без вмешательства человека или с минимальным его участием. Используется в условиях крупносерийного производства, где требуется стабильное качество и скорость. Преимущества автоматической сварки включают в себя повышение производительности, снижение трудозатрат и улучшение безопасности. Однако требует более высоких первоначальных затрат и обученных операторов.
Полуавтоматическая сварка предполагает использование сварочного аппарата, управляемого сварщиком вручную. Сварщик контролирует подачу проволоки и движение горелки, а аппарат контролирует напряжение и силу тока. Проволока намотана на специальную бобину, скорость ее подачи является регулируемой. Используется в цехах и на мелкосерийном производстве, где требуется гибкость и индивидуальный подход. К преимуществам полуавтоматической сварки относятся более низкие первоначальные затраты, простота использования и возможность сварки широкого спектра материалов и толщин. Когда сваривание полуавтоматами происходит в углекислом газе, то такой вид носит название MAG, а если в инертном, то MIG. Сварочные полуавтоматы относятся к несложному виду оборудования.
Сферы применения сварочных станков для металла
- Строительство: Сварка широко используется в строительной отрасли для соединения металлических компонентов для создания таких конструкций, как здания, мосты и автомагистрали;
- Автомобильная промышленность: В данной отрасли сварка используется для соединения различных металлических компонентов, шасси, детали кузова, а также при ремонте поврежденных автомобилей;
- Аэрокосмическая промышленность: В аэрокосмической промышленности необходима для соединения металлических компонентов самолетов и космических аппаратов, например, крылья, фюзеляжи и ракетные двигатели;
- Судостроение: Сварка используется в судостроении для соединения различных металлических компонентов кораблей и лодок, таких как корпуса и палубы;
- Нефтегазовая отрасль: В нефтегазовой промышленности для соединения труб и других металлических компонентов, используемых для добычи, переработки и транспортировки нефти и газа;
- Искусство и скульптура: Сварка используется при создании произведений искусства и скульптур, позволяя авторам соединять компоненты и детали их изделий.
Какой вид сварки выбрать?
Выбор метода сварки зависит от нескольких факторов, включая свариваемые материалы, толщину материалов, желаемую прочность шва, условия производства, наличие оборудования и персонала.
Сварка тонколистового металла
Для сварки тонколистовых металлов может подойти газовая дуговая сварка вольфрамовым электродом или плазменная. Данные технологии оставляют точные и качественные швы с минимальными искажениями.
Сварка толстолистового металла
Для сварки толстых листов лучшим вариантом может быть дуговая сварка в среде защитного металла или сварка с порошковым покрытием, благодаря их высокой скорости осаждения и способности проникать в толстые материалы.
Сварка в замкнутом пространстве
Для сварки в опасных или замкнутых пространствах, где пары и газы могут представлять опасность для персонала, предпочтительнее газовая дуговая сварка проволокой, и лазерная технология, поскольку они производят минимум паров и выбросов.
Малосерийное производство
Для малосерийного производства или ремонтных работ более практичными могут быть методы ручной сварки, такие как SMAW или сварка кислородом.
В конечном итоге, выбор метода сварки зависит от конкретных потребностей и требований проекта и должен быть сделан на основе тщательной оценки всех соответствующих факторов.
Рис. 11. Результат полученных швов различными видами сварки: 1. Вертикальный стыковой шов полуавтоматом. 2. Вертикальный стыковой шов аргонно-дуговой сварки. 3. Неповоротный стык трубопровода РДС. 4.Автогенная сварка. 5. Роботизированная сварка вертикального стыка.
Лазерная сварка ГОСТ
Название (англ.): Laser beam impulse welding. Button welds. Main types, design elements and dimensions. Область применения: Настоящий стандарт устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры точечных сварных швов соединений из сталей, железоникелевых, никелевых и титановых сплавов, выполняемых импульсной лазерной сваркой твердотельными лазерами.
Основные виды сварки
Сварка электротоком делится на 2 принципиальных класса: недуговая и дуговая.
Недуговую сварку чаще называют контактной. В контактной сварке электроды, подающие ток, прикладываются непосредственно к металлу, который сваривают. Сквозь метал, расположенный между поднесенными электродами, подается короткий, но очень мощный разряд тока (тысячи ампер). Сплавление при этом получается только между приложенными электродами. Если электроды расположены прямо друг против друга, то сварное соединение получается точечным. Хотя точечная сварка – не единственный вид контактной сварки, но зато самый распространенный. Поэтому понятия «точечной сварки» и «контактной сварки» часто используют в виде синонимов. Напряжение точечной сварки составляет считанные вольты. Поэтому контактная сварка применяется преимущественно для скрепления тонколистового металла. Например, в автомобилестроении.
В строительстве гораздо большее распространение получила сварка электродуговая. При электродуговой сварке между источником тока (электродом) и свариваемым металлом находится небольшой промежуток, заполняемый электрической дугой. Ошибочно предполагать, что это промежуток воздуха. Это промежуток ионизированного газа, проводящего ток. Дуговая сварка, как мы ее представляем сегодня, без газа невозможна. Просто газ может подаваться из отдельного баллона, а может образовываться в результате горения обмазки электрода.
Самыми распространенными в строительстве являются следующие технологии:
-
(в отечественной классификации – ручная дуговая сварка, или РДС) (аргоно-дуговая) (полуавтоматическая, проволокой).
Популярность данного вида сварки предопределена как раз отсутствием необходимости таскать с собой баллон с газом. Обмазка электрода – и есть «застывшее» газовое облако. Как только электрод коснется металла и полученный ток короткого замыкания расплавит металл электрода, расплавится и обмазка вокруг него. Образовавшееся облако газа обеспечит проводящую ионизированную среду для дуги и защиту расплавляемого металла от доступа кислорода.
Электроды подбираются по типу металла и диаметру. Тип металла важен, так как в процессе работы метал стержня электрода капля по капле перетекает в свариваемый метал и сплавляется с ним. Для крепкого соединения металл стержня электрода и свариваемый метал должны быть идентичны. На упаковке электродов всегда указывается, для каких металлов подходят данные электроды.
После того, как определились с типом электрода, необходимо определиться с его толщиной. Вопрос новичка: зачем нужны электроды разных диаметров? Все просто. Чем толще электрод, тем больше сила тока, которая его может расплавить. То же и с кромками свариваемого металла. Поэтому толщина электрода подбирается под толщину свариваемого металла. Для черных металлов рекомендуется:
Технология ММА позволяет работать с большинством распространенных металлов, за исключением алюминия и сплавов на его основе. Хотя теоретически и это возможно при наличии помощника, если добиться, чтобы зачищенные алюминиевые поверхности не успевали покрыться пленкой до расплавления. Но правильнее, конечно, просто использовать подходящие для этого сварочные технологии.
Потребители сварки TIG – сплошь профессионалы и продвинутые пользователи, причем почти поголовно не строительного направления. TIG обеспечивает более аккуратные швы, но сильно уступает ММА в производительности и простоте использования.
Например, многие «любители», отточив свое мастерство на аппаратах ММА, испытывают досаду от неудач при первом опыте с TIG. Оказывается, в отличие от ММА, зажечь дугу аппаратом TIG, если только он не оборудован таким устройством, как осциллятор, непросто. (А практически все аппараты «2 в 1» не оборудованы, конечно). Чиркает сварщик вольфрамовым электродом – искра есть, а дугу поднять не получается. Но вот бывалый сварщик подкладывает под электрод кусочек угля – и дуга пошла без проблем. Не случайно, что в продажах розничных магазинов специализированные аппараты TIG редко превышают долю в 1%.
Отдельного упоминания в сварке TIG заслуживают аппараты с возможностью переключения на режим переменного сварочного тока, т.н. AC/DC. Вот эти аппараты и являются основным оборудованием для сварки алюминия. Именно они преимущественно и составляют этот самый 1% TIG в розничных продажах сварочного оборудования.
MIG-MAG
Полуавтоматическая сварка проволокой применяется в основном для сварки листового металла. Поэтому традиционно ее основная сфера применения – кузовной ремонт, а также строительство конструкций из черного тонколистового металла. Использование проволоки вместо сменных электродов сильно повышает производительность. На бытовых аппаратах используются катушки емкостью 1 и 5 кг, а на профессиональных – 5 или 15 кг.
Проволока может использоваться как обычная (без обмазки), так и с обмазкой (т.н. флюсовая). В первом случае обязательно применение баллона с газом (режим GAS). Во втором баллон не требуется (NO GAS). Несмотря на то, что работать без баллона удобнее, в продажах с большим отрывом лидирует проволока без обмазки. Причина банальна: она гораздо дешевле флюсовой. Кроме того, многие профессионалы считают, что аккуратность швов в среде газа от баллона получается выше.
Несмотря на то, что данный вид сварки тоже относится к электродуговой, принцип устройства у MIG-MAG принципиально отличается от принципов MMA и TIG. В ММА и TIG важно поддерживать стабильность тока, несмотря на колебания электрода, в MIG-MAG важно поддерживать стабильность напряжения дуги. А сила сварочного тока в аппаратах MIG-MAG – показатель условный (хотя по привычке, выработанной в ММА, большинство ориентируется именно на него). Сила сварочного тока в MIG-MAG будет зависеть от выставленного напряжения, диаметра используемой проволоки, применяемого газа и скорости подачи проволоки. Так что сделать из аппарата ММА полуавтомат MIG-MAG путем приделывания блока подачи проволоки и горелки не получится.