Способы сварки – Основные методы и способы сварки

Содержание

Способы сварки

Подробности
Подробности
Опубликовано 27.05.2012 13:18
Просмотров: 34733

Классификация основных способов сварки

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения деталей путем применения местного нагрева.

Сварным соединением называется соединение двух деталей, полученное при помощи сварки.

Сварной шов — это часть сварного соединения, которая образуется из расплавленного в процессе сварки и затем затвердевшего металла.

Основным металлом называют металл, из которого изготовлены свариваемые детали.

При газовой сварке в месте расположения шва расплавляется основной металл, но в большинстве случаев его бывает недостаточно для заполнения всего зазора между деталями. Поэтому в сварочное пламя вводят присадочную проволоку, которая, расплавляясь, дает дополнительный жидкий металл, образующий шов. Сечение шва делают большим по толщине, чем толщина основного металла. Это утолщение называют усилением шва.

В месте нагрева деталей сварочным пламенем образуется углубление в расплавленном металле, которое называют сварочной ванной.

В настоящее время существует много различных способов сварки, которые классифицируются по различным признакам. В зависимости от степени нагрева свариваемый металл может быть или в пластическом (тестообразном), или в расплавленном (жидком) состоянии. В первом случае для осуществления процесса сварки необходимо приложить к свариваемому изделию усилие (сварка давлением). Во втором случае расплавленный металл свариваемых изделий и присадочного прутка образует общую ванну, после остывания которой сварка оказывается осуществленной без применения механического воздействия (сварка плавлением).

Следует отметить, что имеются такие способы сварки, при которых металл либо совсем не нагревается (холодная сварка глубокой деформацией), либо нагревается до температур, при которых металл не доводится даже до пластического состояния (ультразвуковая сварка).

Кузнечная (горновая) сварка

В процессе кузнечной сварки концы, подлежащие соединению, нагреваются в горне до температуры пластического состояния, затем накладываются один на другой и проковываются. Для удаления окалины разогретые концы посыпают кварцевым песком. При проковке шлак * легко выдавливается из места соединения. Кузнечная сварка, самый старый способ сварки, в настоящее время применяется редко.

Газопрессовая сварка. При газопрессовой сварке кромки свариваемых деталей (стержней, труб, рельсов) нагреваются ацетиленокислородным пламенем сразу по всему контуру специальной многопламенной горелкой до пластического состояния или до оплавления и затем подвергаются сжатию. Основным достоинством газопрессовой сварки является ее высокая производительность. Газопрессовая сварка применяется при строительстве магистральных газопроводов и нефтепроводов, на железнодорожном транспорте и в машиностроении.

Контактная сварка. Детали включаются в электрическую цепь сварочной машины и через них пропускается электрический ток большой силы и низкого напряжения. При этом в месте стыка (контакта) деталей выделяется тепло, которое нагревает их до расплавления или до пластического состояния. Контактная сварка, в зависимости от способа выполнения, подразделяется на стыковую, точечную и шовную.

Стыковая сварка применяется для соединения стержней, рельсов, труб и т. п. Детали закрепляются в электродах. Затем через них пропускается ток от вторичного витка 4 сварочного трансформатора. В месте соприкосновения стержни нагреваются до высокой температуры, после чего ток выключают, стержни сжимаются и детали свариваются.

Точечная сварка применяется для сварки листовых конструкций, у которых сварные соединения должны быть прочными, но не плот-

Шлаками называют неметаллический покров на поверхности расплавленного или нагретого до пластического состояния металла. Обычно шлаки представляют собой сплавы различных окислов металлов и металлоидовными. При точечной сварке свариваемые листы укладывают кромками друг на друга и зажимают между медными электродами. Через электроды пропускается электрический ток от сварочного трансформатора. Металл под электродами сильно нагревается и при сжатии электродов сваривается в одной точке.

Роликовая сварка применяется для сварки листовых конструкций, требующих плотно-прочных швов, например различных резервуаров, баков, тары и других изделий массового производства. При роликовой сварке свариваемые листы укладывают так же, как при точечной сварке, между электродами, имеющими форму роликов. К роликам подводится электрический ток. При прохождении листов между вращающимися роликами образуется сплошной плотный шов, состоящий из ряда сварных точек, перекрывающих друг друга.

Сварка трением осуществляется на станках, подобных токарным. После закрепления двух цилиндрических деталей в зажимах станка детали сводятся вплотную и с большой силой прижимаются друг к другу. При быстром вращении одной из деталей в месте стыка их в результате трения выделяется большое количество тепла, достаточное для нагрева концов деталей до пластического состояния (1200° С).

После нагрева до такой температуры вращение прекращается, детали дополнительно сжимаются и свариваются.

Этот способ сварки впервые предложен в 1956 г. рабочим-новатором А. И. Чудиковым.

Термитной сваркой называется процесс получения неразъемного соединения деталей, при котором для нагрева металла применяется термит.

Термит представляет собой механическую смесь, состоящую из 78% (по весу) порошка железной окалины (окись железа) и 22% порошка чистого алюминия. При сгорании термита развивается температура около 3000° С. В результате сгорания термита получается расплавленное железо и жидкий шлак (окись алюминия), которыми заливают свариваемые концы. Сжигание термита производится в огнеупорном тигле.

Различают термитную сварку давлением и термитную сварку плавлением. В первом случае жидкий металл и шлак выливаются из тигля в форму, в которой установлены концы свариваемых деталей. Нагретые до пластического состояния стержни сжимаются специальным прессом и свариваются.

Во втором случае свариваемые части заформовываются с зазором, величина которого зависит от размера сечения свариваемых концов. Этот зазор заполняется жидким металлом из тигля; давление при этом не прикладывается.

Термитная сварка нашла применение при сварке трамвайных рельсов, при ремонте и изготовлении некоторых судовых Деталей и т. д.

Электрическая дуговая сварка. При дуговой электрической сварке тепло, необходимое для расплавления металла в месте сварки, выделяется электрической дугой, возникающей между электродом и основным металлом при пропускании через них электрического тока. Электрод (угольный или металлический) закрепляется в специальном электрододержателе. В дуге развивается температура порядка 6000° С, которая обеспечивает быстрый нагрев и расплавление свариваемых кромок. При дуговой сварке угольным электродом (способ Бенардоса) заполнение шва производится расплавленным металлом присадочной проволоки, которая вводится в зону дуги.

При дуговой сварке металлическим электродом (способ Славянова) соединение кромок осуществляется расплавленным металлом электрода. Процесс сварки может вестись как на постоянном, так и на переменном токе. Для защиты расплавленного металла от насыщения азотом и кислородом воздуха, для обогащения металла шва необходимыми примесями и повышения устойчивости горения дуги при сварке применяются металлические электроды, покрытые слоем специальной обмазки. Для питания дуги электрическим током применяются сварочные генераторы постоянного тока и трансформаторы переменного тока. Простота процесса, значительная скорость сварки и высокое качество соединения обеспечили повсеместное внедрение электродуговой сварки.

Более прогрессивным методом является автоматическая электросварка, при которой дуга горит под слоем сыпучего флюса, выполняющего ту же роль, что и обмазка при ручной электродуговой сварке.

 

Электрошлаковая сварка

Свариваемые кромки деталей располагают вертикально с некоторым зазором. В зоне сварки к кромкам прижаты медные башмаки, которые удерживают флюс и расплавленный металл сварочной ванны. Башмаки движутся снизу вверх одновременно с механизмом сварочной головки, непрерывно подающим сварочную проволоку в зону сварки. Дуга вначале горит между проволокой и металлом ванны. Когда флюс расплавится, дуга гаснет, и ток проходит только через расплавленный флюс. При установившемся процессе сварки флюс, проволока и кромки свариваемого металла расплавляются теплом, выделяющимся при прохождении тока через расплавленный флюс. По мере заполнения зазора металлом формирующие башмаки поднимаются вверх. Жидкий металл затвердевает снизу вверх и образует шов 6.

При электрошлаковой сварке достигается очень высокая производительность труда.

Этот способ сварки разработан институтом электросварки им. Е. О. Патона.

Дуговая сварка в среде защитного газа. Для защиты наплавленного металла от воздействия окружающего воздуха дуговую электросварку иногда производят в струе защитного газа. Сущность способа дуговой сварки в струе защитного газа заключается в том, что на дугу и свариваемое место направляется струя газа, защищающего металл от воздействия воздуха.

В качестве защитного газа можно применять водород, гелий, аргон и углекислый газ.

Углекислый газ как наиболее дешевый защитный газ находит все большее применение при сварке углеродистых сталей.

 

Атомно-водородная сварка

При этом способе деталь расплавляется так называемой дутой косвенного действия, горящей между двумя вольфрамовыми электродами. Электроды вставлены в мундштуки, по которым к дуге подается водород. Сварочный шов получается путем расплавления присадочной проволоки. Таким образом, дуга и жидкий металл сварочной ванны защищены водородом от вредного воздействия кислорода и азота воздуха. Водород под действием тепла дуги расщепляется на атомы, а последние, соприкасаясь с более холодным металлом, вновь соединяются в молекулы. При этом выделяется большое количество тепла, идущее на дополнительный нагрев металла сварочной ванны. Этот способ сварки применяют для сварки металлов небольшой толщины и для сварки цветных металлов.

Газовая сварка. Этот способ сварки состоит в том, что для нагревания и плавления свариваемых кромок используется пламя, полученное при сжигании горючего газа в смеси с кислородом. Для получения газокислородной смеси, ее сжигания и выполнения сварки применяют специальные сварочные горелки.

Газовая сварка относится к сварке плавлением. Заполнение зазора между кромками свариваемых деталей производится в основном расплавленным металлом присадочной проволоки.

Газовая сварка широко применяется в различных отраслях народного хозяйства, особенно при сварке стали малой толщины, цветных металлов, чугуна и при ремонте различных Деталей.

Пламя газовой горелки используется для правки покоробленных деталей, для очистки металла от ржавчины, окалины, краски, для поверхностной закалки различных деталей, а также может быть использовано для местной термической обработки сварных швов. С помощью газового пламени часто наносят различные покрытия (металлические и неметаллические) на поверхности деталей.

Особое и совершенно самостоятельное место в промышленности занимает кислородная (газовая) резка металлов.

Контрольные вопросы

1. Какое значение имеет сварка в народном хозяйстве и ее преимущества перед клепкой?

2.            Кто из русских ученых и инженеров является основоположником способов электрической сварки металлов?

3.            Что называют сварным соединением, сварным швом, основным и присадочным металлом, сварочной ванной, усилением шва?

4.            Какие способы сварки вы знаете?

5.            В чем сущность процесса газовой сварки?

6.            В чем сущность процесса термитной сварки?

7.            Как осуществляется кузнечная сварка?

8.            В чем сущность газопрессовой сварки?

9.      В чем сущность автоматической сварки под флюсом?

10.          Как осуществляется атомноводородная сварка?

11.          Какие существуют способы контактной сварки и их сущность?


Читайте также

Добавить комментарий

electrowelder.ru

Сварочные технологии: виды и способы сварки

Сварка — одно из важнейших ремесел для человека. С помощью сварочных технологий нам удается создавать по-настоящему удивительные вещи: от простейших бытовых приборов до космических ракет. В этой статье мы расскажем, как происходит сварка, какие существуют виды сварки и их краткая характеристика.

Содержание статьи

Общая информация

Что такое сварка? Каковы основы сварки? Эти вопросы задаю многие начинающие умельцы. По сути своей, сварка — это процесс соединения разных металлов. Соединение (его также называют швом) формируется на межатомном уровне с помощью нагрева или механической деформации.

Теория сварки металлов очень обширна и невозможно в рамках одной статьи описать все нюансы. Также как невозможно описать все способы сварки металлов, поскольку на данный момент способов около сотни. Но мы постараемся кратко классифицировать методы сварки, чтобы новички не запутались.

Итак, на данный момент возможна термическая, термомеханическая и полностью механическая сварка деталей из металла или других материалов (например, пластика или стекла). При выборе способа сварки учитывается каждый нюанс: толщина деталей, их состав, условия работы и прочее. От этого зависит технология сварки металла.

Термическая сварка — это процесс соединения деталей только с помощью высоких температур. Металл плавится, образуется надежное сварное соединение. К термическим методам относится, например, дуговая и газовая сварка (о них мы поговорим позже).

Термомеханическая сварка — это процесс соединения деталей с помощью высоких температур и механического воздействия, например, давления. К такому типу принадлежит контактная сварка. Деталь нагревается не так сильно, как в случае обычной термической сварки, а для формирования шва используется механическая нагрузка, а не плавление металла как такового.

Механическая сварка — процесс соединения деталей без применения высоких температур и вообще тепловой энергии. Здесь ключевой элемент — механическое воздействие. К такому типу относится холодная сварка, ультразвуковая сварка или соединение деталей трением.

Также существует классификация способов сварки по техническим признакам. Используя такую классификацию можно довольно кратко описать все имеющиеся типы сварки. Они делятся на:

  • Сварку в защитной среде (для защиты может использоваться флюс, инертный газ, активный газ, вакуум, защита может быть комбинированной и состоять из нескольких материалов сразу).
  • Сварку прерывистую и непрерывную.
  • Сварку ручную, механизированную, полуавтоматическую, автоматическую, роботизированную.

Если вы ранее не сталкивались со сваркой и все перечисленное выше кажется чем-то запутанным и непонятным, то не беспокойтесь. Далее мы расскажем, какие самые популярные методы сварки используются в домашних и промышленных условиях.

Вам будем дана характеристика основных видов сварки и некоторые особенности, которые нужно учесть. Кстати, многим видам сварки мы посвящали отдельные статьи, которые вы можете прочесть, открыв рубрику «Виды и способы сварки» на нашем сайте.

Ручная дуговая сварка с применением неплавящихся электродов

Способ ручной дуговой сварки разных металлов с применением неплавящихся электродов — один из самых популярных методов как среди домашних умельцев, так и среди профессионалов своего дела. Ручная дуговая сварка — это вообще один из древнейших способов сварки. Благодаря большому выбору сварочных аппаратов для дуговой сварки такой метод стал доступен широкому кругу сварщиков.

Электрод — это стержень, выполняющий роль проводника тока. Он может быть изготовлен из различных материалов и иметь специальное покрытие.

Технология дуговой сварки неплавящимся электродом крайне проста: детали подгоняют друг к другу, затем электродом постукивают или чиркают о поверхность металла, зажигая сварочную дугу. В качестве основного оборудования используют сварочные инверторы.

Для сварки инвертором выбирают неплавящиеся электроды, сделанные из угля, вольфрама или графита. Во время сварки электрод нагревается до высокой температуры, плавя металл и образуя сварочную ванну, в которой как раз и формируется шов. Такой метод используют для сварки цветных металлов.

Ручная дуговая сварка с применением плавящихся электродов

Виды сварки плавлением металла не заканчиваются на применении неплавящихся стержней. Для работы также можно использовать плавящиеся электроды. Технология сварки металла с использованием плавящихся стержней такая же, что и при работе с неплавящимися материалами.

Отличие лишь в составе самого электрода: плавящиеся стержни обычно изготавливаются из легкоплавких металлов. Такие стержни также пригодны для сварки инвертором в домашних условиях. Здесь шов образуется не только за счет расплавленного металла детали, но и за счет расплавленного электрода.

Дуговая сварка с использованием защитного газа

Способ дуговой сварки разных металлов с использованием защитного газа выполняется с помощью плавящихся и неплавящихся электродов. Технология сварки такая же, как и при классической ручной дуговой сварке. Но здесь для дополнительной защиты сварочной ванны в зону сварки подается специальный защитный газ, поставляемый в баллонах.

Дело в том, что сварочная ванна легко подвержена негативному влиянию кислорода и под его воздействием шов может окислиться и получиться некачественным. Газ как раз и помогает избежать этих проблем. При его подаче в сварочную зону образуется плотное газовое облако, не дающее кислороду проникнуть в сварочную ванну.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка с использованием флюса или газа

Автоматическая и полуавтоматическая сварка с применением флюса или газа — это уже более продвинутый способ соединения металлов. Здесь часть работ механизирована, например, подача электрода в сварочную зону. Это значит, что сварщик подает стержень не с помощью рук, а с помощью специального механизма.

Автоматическая сварка подразумевает механизированную подачу и дальнейшее движение электрода, а полуавтоматическая подразумевает только механизированную подачу. Дальнейшее движение электрода сварщик осуществляет вручную.

 

Здесь защита сварочной ванны от кислорода просто обязательна, поэтому используется газ (по аналогии с дуговой сваркой с применением газов) или специальный флюс. Флюс может быть жидким, пастообразным или кристаллическим. С помощью флюса можно значительно улучшить качество шва.

Прочие методы соединения металлов

Помимо традиционных способов сварки в современной промышленности применяются методы, позволяющие соединить уникальные металлы. Зачастую такие металлы обладают ярко выраженными химическими или тугоплавкими свойствами, отчего привычные способы сварки не подходят для их соединения. Конечно, такие металлы не используются в домашней сварке, но они широко применяются для создания ответственных деталей на крупном производстве.

Мы расскажем про виды сварки плавлением, когда суть сварки заключается в подаче большого количества тепла на маленький участок сварки. К таким методам относится лазерная сварка и плазменная сварка.


Лазерная сварка металлов выполняется с помощью автоматического и полуавтоматического оборудования. Такой процесс сварки может быть полностью роботизирован и не требует присутствия человека. Здесь деталь нагревается, а затем и плавится под воздействием тепла, исходящего от лазерного луча и направленного в определенную точку.

Тепло концентрируется строго в одной точке, позволяя сваривать очень мелкие детали размером менее одного миллиметра. Также с помощью призмы лазер можно расщепить и направиться в разные стороны, чтобы сварить несколько деталей сразу.

Плазменная сварка металлов выполняется с применением ионизированного газа, называемого плазмой. Газ струёй подается в сварочную зону, образовывая плазму. Она работает в связке с вольфрамовым электродом и газ нагревается за счет электрической дуги.

Сам ионизированный газ обладает свойством проводника тока, поэтому в случае плазменной сварки именно плазма является ключевым элементом в рабочем процессе. Также плазма активно защищает сварочную ванну от негативного влияния кислорода. Такой метод сварки используется при работе с металлами, толщиной до 9 миллиметров.

Технологический процесс сварки

Мало знать способы сварки, нужно еще понимать, какие необходимы документы на сварку и из каких этапов состоит сварочный процесс. Конечно, это справедливо только в отношении профессиональных сварщиков, выполняющих работу в цеху или на производстве. Вам это не нужно, если вы собираетесь варить забор на даче, но дополнительные знания тоже не помешают.

Итак, вот наше краткое описание технологического процесса сварки:

  1. Разработка чертежа
  2. Составление технологической карты
  3. Подготовка рабочего места сварщика и подготовка металла
  4. Непосредственно сварка
  5. Очистка металла
  6. Контроль качества

Сам по себе техпроцесс — это полное описание этапов сварки. Технический процесс разрабатывается после того, как будут готовы чертежи будущей металлоконструкции. Чертеж делают, опираясь на правила (ГОСТы, например), при этом во главу ставят качество будущей конструкции и разумную экономию.

Технологический процесс сварки оформляется на специально разработанных для этого бланках. Стандартный бланк для описания техпроцесса называется «технологическая карта». В технологической карте и описываются все этапы производства. Если производство серийное или крупномасштабное, то изложение может быть довольно подробным, с описанием каждого нюанса.

В технологическую карту заносят тип металла, из которого изготовлены детали, способы сварки металлов, используемые для соединения этих деталей, применяемое для этих целей сварочное или иное оборудование, типы присадочных материалов, электродов, газов или флюсов, используемых в работе. Также указывается последовательность формирования швов, их размеры и прочие характеристики.

Также в технологической карте указывают марку электродов, их диаметр, скорость их подачи, скорость сварки, количество слоев у шва, рекомендуемые настройки сварочного аппарата (параметр полярности и величины сварочного тока), указывают марку флюса. Перед самой сваркой детали тщательно подготавливают, очищая их от коррозии, загрязнений и масла. Поверхность металла обезжиривают с помощью растворителя. Если у детали есть значительные видимые дефекты (например, трещины), то она не допускается к сварке.

После сварки предстоит контроль сварочных швов. Этой теме мы посвятили отдельную статью, но здесь кратко расскажем об основных методах контроля. Прежде всего, применяется визуальный контроль, когда сварщик может сам определить наличие дефектов у сварочного соединения. Специалистами проводится дополнительный контроль с помощью специальных приборов (это может быть магнитный контроль, радиационный или ультразвуковой).

Конечно, не все дефекты считаются плохими. Для каждых сварочных работ составляется перечень с дефектами, которые допустимы и не сильно повлияют на качество готового изделия. Контролером может быть сварщик или отдельный специалист. Его имя обязательно указывается в документах, он является ответственным лицом на этапе контроля.

Вместо заключения

В этой статье мы рассказали самое основное. Конечно, мы не сможем перечислить и описать все виды сварочных работ в рамках одной этой статьи, но на нашем сайте вы можете найти материалы, где мы рассказываем все о сварке и объясняем основы сварки различных металлов.

Для любого мастера теория сварочных процессов имеет большое значения, но без практики она не работает. Так что не теряйте время и вслед за чтением статей применяйте знания на практике. Желаем удачи в работе!

[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]

svarkaed.ru

способы сварки и технология. Классификация способов сварки

Сварка – это получение неразъемных соединений путем нагрева и расплавления кромок соединяемых деталей. Если раньше ей подвергали только металлы, то сегодня таким методом соединяют и другие материалы, например, пластмассу.

Можно говорить о том, что сварное соединение – это то, которое было получено путем плавления или сварки давлением. Безусловно, есть огромное количество методов получения необходимого результата. К примеру, существует такой элемент, как электрическая дуга, именно с ее помощью и осуществляется сварка. Способы сварки есть самые различные, мы постараемся все их рассмотреть.

Немного истории. Классификация

Ковка металла – первый сварочный процесс. Необходимость в ремонте металлических изделий, а также создание более совершенных деталей стало предпосылкой к освоению сварочных процессов. Так, в 1800-1802 годах была открыта электрическая дуга. С ней делали различные эксперименты. В конце концов люди научились делать сварные соединения посредством электрической дуги. На территории России активно ведется подготовка квалифицированных сварщиков, постоянно разрабатываются новые технологии, принципиально иные подходы и т.п. Ярким примером отличной теоретической и практической базы является учебный институт имени Баумана.

В настоящее время существует порядка 150 методов, по которым осуществляется сварка. Способы сварки разделяются по физическим, техническим, а также технологическим признакам. Так, по физическим показателям можно выделить три большие группы:

  • Термический – это вид сварки, осуществляемой при использовании тепловой энергии. Сюда можно отнести газовую, дуговую, лазерную и др. сварку.
  • Термомеханический – вид сварки, подразумевающей использование не только тепловой энергии, но и давления. Это может быть контактное, диффузионное, кузнечное соединение и т.п.
  • Механический вид сварки. В таких случаях используется механическая энергия. Наиболее широко распространена холодная сварка, взрывом, трением и др.

Каждый отдельно взятый вид отличается затратами энергии, экологичностью, а также оборудованием, которое используется во время работы.

Газопламенная сварка

В данном случае основным источником тепла выступает пламя, которое выделяется в результате сгорания топлива в смеси с кислородом. На сегодняшний день известно более десятка газов, которые могут быть использованы. Самые популярные – это ацетилен, МАФ, пропан и бутан. Выделяемое тепло плавит поверхности вместе с присадочным материалом.

Оператор регулирует характер пламени. Оно может быть окислительным, нейтральным или восстановительным, что зависит от количества кислорода и газа в смеси. В последние годы активно используется МАФ, который обеспечивает не только высокую скорость сварки, но и отличное качество шва. Но в это же время необходимо использовать более дорогостоящую проволоку с большим содержанием марганца и кремния. На сегодняшний день это самая актуальная смесь для газовой сварки, что обусловлено безопасностью и высокой температурой сгорания в кислороде (2430 градусов по Цельсию).

Многое зависит от состава металла, который планируется сваривать. Так, в зависимости от этого параметра выбирается количество присадочных прутков, а при учете толщины металла – их диаметр. При тщательной предварительной подготовке получается идеальная сварка.

Все способы сварки (газовой) имеют общую черту, которая заключается в плавном нагреве поверхности. Вот почему они подходят для работы со стальными листами в 0,5-5 мм, цветными металлами, а также с инструментальной сталью и чугуном.

Давайте более подробно рассмотрим некоторые способы газовой сварки. Их довольно много.

Левая, правая и сквозная сварка

При толщине листа не более 5 мм чаще всего используют левый вид газовой сварки. Соответственно, горелка перемещается справа налево, а присадочный прут находится впереди. Пламя направляется от шва и хорошо прогревает обрабатываемое место и присадочную проволоку. Техника изменяется в зависимости от толщины металла. Если лист меньше 8 мм, то горелка продвигается только вдоль шва. Если же больше 8 мм, то необходимо попутно выполнять колебательные движения в поперечном направлении для улучшения качества шва. Преимущество левого способа заключается в том, что оператор хорошо видит обрабатываемое место, и он может обеспечить равномерность.

Принципиальное отличие правой сварки в том, что она более экономична. Обусловлено это тем, что пламя горелки направлено не от шва, а к нему. Такой подход позволяет сварить металлы максимальной толщины, при этом угол раскрытия кромок небольшой. Горелка двигается слева направо, а за ней идет присадочный прут.

Конечно, если рассматривать способы газовой сварки, то обязательно стоит упомянуть о сварке сквозным валиком. Применяется она тогда, когда нужно получить вертикальное стыковое соединение. Суть заключается в том, что в нижней части стыка делается небольшое сквозное отверстие. При перемещении горелки верхняя часть отверстия плавится, а когда вводится присадка, заваривается нижняя часть. Когда толщина листа слишком большая, работа ведется с обеих сторон и выполняется двумя операторами.

Ванный способ сварки арматуры

Многие из нас знакомы с арматурой, которая активно используется в монолитно-каркасном строительстве. Ее применяют в блоках перекрытия, сваях и т.п. Давайте детально рассмотрим особенности такой сварки. Чаще всего она используется для горизонтальных стержней. Суть метода заключается в том, что в месте стыка заваривается стальная форма. Затем в ней создается ванна расплавленного металла за счет теплоты дуги. Получается так, что торцы свариваемой арматуры плавятся и образуют общую ванну. Соответственно, при остывании образуется полноценное соединение.

Но перед началом ванной сварки необходимо подготовить стержни. Делается это следующим образом: поверхности, а также торцы зачищаются, при этом удаляется любой вид загрязнения, например, ржавчина, окалина и грязь. Для этого подойдет щетка по металлу. Кстати, важно зачищать арматуру на длину 30 мм в месте сварки. Стержни устанавливаются соосно. При этом зазор не должен превышать полтора диаметра электрода (в месте торца).

Процесс протекает под большими токами. К примеру, при электроде в 6 мм сварочный агрегат работает при токе в 450 Ампер. Если речь идет о низких температурах, то ток увеличивают на 10-12%. Кроме того, работа может быть выполнена сразу несколькими электродами. Стоит обратить внимание на то, что данный метод позволяет снизить трудоемкость процесса, себестоимость изделия, а также расход электроэнергии. На сегодняшний день ванный способ сварки арматуры является самым популярным и надежным. Это обусловлено низким потреблением электроэнергии и высоким качеством соединения.

Сварка давлением (пластическая)

Данный вид сварки еще называется холодным. Обусловлено это тем, что во время выполнения соединения не происходит дополнительный нагрев обрабатываемой поверхности. Данный метод основан на пластической деформации металлов при сжатии или скольжении. Работы выполняются при нормальных или отрицательных температурах без диффузии. Данный метод считается одним из самых старых.

Для получения шва высокого качества используются специальные устройства, вызывающие деформацию обрабатываемых поверхностей, которые должны быть предварительно зачищены. В результате образуется монолитное и довольно прочное соединение. Существуют различные виды и способы сварки (пластической). В настоящее время их три: точечная, шовная и стыковая.

Холодной сваркой можно соединять такие материалы, как медь, свинец, алюминий, кадмий, железо и др. Наиболее предпочтительной пластическая сварка является тогда, когда необходимо выполнять работы с разнородными материалами, которые довольно чувствительны к нагреву.

Безусловно, нельзя не отметить, что основное и главное преимущество сварки давлением заключается в том, что не нужно подключать мощный источник электроэнергии для предварительного нагрева поверхности. Кроме того, шов, полученный таким образом, является не только прочным, но и однородным, а также устойчивым к коррозии. Тем не менее, есть и некоторые недостатки. Заключаются они в том, что работать можно только с металлами высокой пластичности. Если одни способы сварки труб могут быть применены, то другие – нет, и приходится использовать плавление. Это касается водопроводов и газовых магистралей.

Классификация способов сварки. Продолжение

Сам по себе процесс протекает следующим образом. Детали, которые необходимо соединить, устанавливают в непосредственной близости друг к другу. После этого подводится мощный источник тепла, который плавит соединяемые детали.

Расплавленный металл (без каких-либо дополнительных механических воздействий) добавляется в общую сварочную ванну. Когда источник тепла удаляют от места сварки, шов охлаждается, и наплавленный металл образует весьма прочное соединение. Основная проблема заключается в том, что источник тепла должен обладать высокой мощностью и температурой. К примеру, для работы со сталью, медью или чугуном необходимо устройство с температурой в 3 тысячи градусов по Цельсию. Если целенаправленно понизить этот показатель, то производительность сварки резко упадет, и процесс станет неэффективным.

Классификация способов сварки плавлением в зависимости от источника тепла существует следующая:
  • Дуговая сварка. В качестве источника тепла используется электрическая дуга, которая горит между электродом и свариваемой поверхностью.
  • Плазменная сварка. Источник тепла – сжатая электрическая дуга. Через нее с большой скоростью (сверхзвуковой) продувается газ, который приобретает свойства плазмы.
  • Электрошлаковая – металл нагревается от расплавленного флюса, через который протекает электрический ток.
  • Электронно-лучевая сварка – нагрев осуществляется от кинематической энергии электронов. Они движутся в вакууме под воздействием электрического поля.
  • Лазерная сварка производится путем нагрева металла через оптический луч квантового генератора. При этом диапазон излучения может быть световым или инфракрасным.
  • Газовая сварка – плавление обрабатываемой поверхности за счет сгорания газово-кислородной смеси.

Дуговая сварка и ее виды

На сегодняшний день наиболее важной для многих отраслей промышленности является электрическая дуговая сварка. Если подсчитать количество действующих установок, занятость среди специалистов, а также число продукции, то такой способ получения высококачественных швов лидирует по всему миру. Давайте рассмотрим основные способы дуговой сварки. На сегодняшний день их несколько.

Наиболее распространенной является автоматическая сварка. Суть ее заключается в том, что некоторые движения оператора автоматизируются. Например, подача электрода и его перемещение вдоль шва осуществляются без участия человека (в отличие от полуавтоматического режима). Такой подход хорош тем, что качество шва и производительность несколько увеличиваются, а травмоопасность понижается. Зачастую используется защитный газ, который нужен для предотвращения азотирования и окисления сварного соединения во время выполнения работ.

Существует еще и ручная сварка, которая заключается в том, что плавящиеся кромки соприкасаются и возбуждают электрическую дугу (при неплавящемся электроде). После того как присадочный материал нагревается и плавится, получается ванна, которая впоследствии и создает шов. Стоит обратить ваше внимание на то, что способы сварки электродом при помощи электрической дуги классифицируются по нескольким техническим признакам. Например, по типу используемых газов (активные и инертные), по степени механизации (ручная, автоматическая и т.п.) и по другим признакам.

Более подробно о ручной дуговой сварке

Мы уже рассмотрели в общих чертах принцип получения сварного соединения в ручном режиме. Давайте разберемся в этом вопросе более подробно. На сегодняшний день существуют способы ручной дуговой сварки, каждый из которых уникален по-своему. Например, в процессе могут быть использованы различные электроды: плавящиеся и неплавящиеся. Если выбирается второй вид, то соединение шва осуществляется следующим образом: кромки прикладывают друг к другу, а графитовый или угольный электрод подносят к обрабатываемой поверхности и создают дугу. В результате образуется ванночка, которая через некоторое время затвердевает и образует сварной шов. Данный метод наиболее актуален для работы с цветными металлами и их сплавами, а также используется для наплавки.

Еще один способ заключается в использовании плавящегося электрода со специальной обмазкой. Такой метод можно назвать классическим, если вести речь о ручной сварке, так как он наиболее распространен и используется довольно давно. Единственное отличие от вышеописанного способа заключается в том, что электрод плавится вместе с поверхностью. В итоге получается общая ванночка, которая застывает после удаления дуги и образует высококачественный сварной шов. Выбор способа сварки зависит от конкретной ситуации, материала, его состава и много другого.

Несколько важных моментов

Мы рассмотрели основные способы сварки. Их условно разделяют на три большие группы: холодная, горячая и газовая. Однако стоит заметить, что иногда используются особые способы получения шва. Нужно это тогда, когда речь идет о химически активных металлах и их сплавах. Кстати, такие материалы все чаще используются в строительстве для возведения ответственных узлов. В таких случаях работы выполняются при низком содержании кислорода и азота в воздухе, а источник должен быть с высокой температурой. Ярким примером является плазменная, а также лучевая сварка. Во втором случае источник луча похож на кинескоп и имеет напряжение порядка 30-100 кВ.

Куда сложнее и интереснее с точки зрения получения качественного соединения плазменная сварка. С ее сутью мы уже немного разобрались. В процессе есть такие ключевые особенности, как проводимость электрического тока плазмой. Газ, образующий плазму, помимо основной своей задачи еще и защищает шов от окислительных процессов и азотирования. Можно с уверенностью говорить, что это достойный внимания метод, однако есть и некоторые ограничения. К примеру, источник питания должен иметь напряжение более 120 В, да и установка весьма дорогостоящая и сложная.

Заключение

Вот мы и разобрались с тем, что такое сварка. Способы сварки есть различные. В большинстве случаев перед оператором стоит задача получить не только качественный, но и прочный шов, который будет выдерживать механические воздействия в течение длительного времени. Для этого существуют различные способы сварки электродом, например, плавящимся или нет. Кроме того, технология может отличаться в зависимости от техники мастера. Кому-то удобно выполнять работу левой сваркой, кому-то – правой.

Даже элементарные способы сварки арматуры должны выполняться по инструкции. Согласитесь, будет не очень приятно, если перегородка завалится только потому, что сварщик схалтурил и решил немного сэкономить.

На сегодняшний день все большее распространение получают сложные и дорогостоящие виды получения соединения. Обусловлено это некоторыми факторами. Во-первых, технический прогресс приводит к тому, что далеко не всегда можно использовать кузнечную сварку из-за хрупкости конструкции. Во-вторых, стараются получить высокое качество шва, который не разрушался бы при длительных динамических и вибрационных нагрузках. Этого добиться несложно, особенно если учитывать, что удары и вибрация – самые главные враги сварного соединения. Но современная сварка (способы сварки) постоянно совершенствуется, разрабатываются всё новые подходы к укреплению и получению прочных и качественных стыков.

fb.ru

Методы сварки — какие бывают?

Сварка предоставляет возможность получать неразъемные соединения отдельных элементов конструкций при помощи формирования межатомных связей в процессе их пластичной, местной деформации. Данная процедура позволяет выполнять надежные соединения разных металлов и их сплавов, стекло, керамику, прочие неметаллические материалы. При этом используются разные методы для выполнения сварки, имеющие свои особенности, преимущества и недостатки.

Классификация сварочных технологий

Все разновидности сварочных работ, зависимо от типа энергии, используемой для формирования межатомных соединений, делятся на три категории:

  • Механическая: холодная, ультразвуковая, взрывом, трением, прочие. Применяется давление, механическая энергия.
  • Термическая: лазерная, дуговая, плазменная, электрошлаковая, газовая, электронно-лучевая, прочие. Применяется тепловая энергия.
  • Термомеханическая: контактная, диффузионная, прочие. Применяется давление, тепловая энергия.

Наиболее востребованные способы сваривания

Ручная дуговая

Сварочные работы выполняются с применением сварочной дуги, которая создается за счет электрического разряда газов, паров металла в ионизированной среде.

Данный тип сварки используется в ограниченных условиях: на безопасном расстоянии от промышленных помещений, на небольшой площади.

Электродуговая

Аналогично способам ручной дуговой сварки в процессе работ задействуется электрическая дуга, лишь отличается своими габаритами.

Контактная

Данный метод сварки выполняется с нагреванием соединяемых кромок изделий. Достаточно разогретые образцы проседают с оплавлением, без оплавления. В процессе пластического деформирования получается сварное соединение – характерное отличие данной методики.

Электрошлаковая

Осуществляется благодаря тепловому выделению в период прохождения электротока через шлаковую ванну.

Данным методом сваривания пользуются в машиностроительной индустрии, к примеру, при производстве лито-сварных, ковано-сварных конструкций:

  • коленчатые валы дизелей морских судов;
  • отдельные элементы мощнейших прессов;
  • валы гидротурбин;
  • прочие изделия.

Стыковая

Это подвид контактной техники сваривания. В процессе сварочных работ изделия подвергаются обработке по всей площади соприкосновения. Если в период стыковой сварки осуществляется разогрев стыка до пластичного состояния с последующей осадкой, то данная технология называется стыковой сваркой оплавлением.

Преимущества и недостатки разных методов сварки

Сварка ММА

ММА – это дуговая ручная сварка с использованием штучной электродной проволоки со специальным покрытием. Используется для соединения образцов из нержавейки, углеродистой стали.

Сваривание деталей из нержавеющей стали осуществляется исключительно при использовании постоянного тока, а изделий, выполненных из углеродистых сталей, и с использованием постоянного, и переменного тока.

Преимущества сварки MMA

  • Достаточно экономичная технология
  • Сварочные работы можно производить в разных плоскостях
  • Не используются баллоны с газом

Недостатки ММА

  • Слабая производительность
  • Приходится удалять с изделий шлаковые образования

Сварка TIG

TIG – это ручная сварка в аргоновой среде с применением вольфрамовой неплавящейся электродной проволоки. Технология TIG с использованием постоянного тока предназначена для соединения стальных образцов, технология TIG с использованием переменного тока предназначена для сваривания изделий из алюминиевых сплавов.


Преимущества TIG

  • Сварочный шов получается достаточно аккуратным
  • В процессе работы нет брызг раскаленного металла
  • Возможность соединения изделий малой толщины
  • Параметрами сварочной дуги легко управлять

Недостатки TIG

  • Малая производительность
  • Повышенные требования к работе оператора
  • Обязательное использование баллона с газом

Сварка MIG/MAG

МИГ/МАГ – это сварка полуавтоматическая в защитном газе (углекислый, аргон) с использованием электродов. Технология предназначена для сваривания стальных, алюминиевых изделий, а также образцов из нержавеющей стали.

Преимущества MIG/MAG с газом

  • Повышенная производительность
  • Практически отсутствует дым
  • Отсутствуют шлакообразования

Недостатки MIG/MAG с газом

  • Работы ограничиваются на открытом воздухе
  • Необходимость использования баллона с газом

Преимущества МИГ/МАГ с порошковой проволокой

  • Готовность к эксплуатации в любой момент
  • Баллоны с газом не используются
  • Идеально подходит для проведения работ на открытом воздухе

Недостатки МИГ/МАГ с порошковой проволокой

  • Шлакообразования
  • Порошковая проволока дорогостоящий материал

Пайка MIG

Технология MIG предоставляет возможность осуществлять процедуру пайки при температуре меньшей сварочной температуры (сварочная температура составляет 1500º, когда температура пайки всего лишь 1000º). В результате отсутствует деформация свариваемых элементов, так как соединение фиксируется исключительно благодаря расплавлению припоя.

Данная методика достаточно востребована при выполнении ремонта кузова, так как отсутствует возможность повреждения оцинковочного покрытия кузова авто.

electrod.biz

Какие методы сварки металла существуют? — Моя ковка

Сварка является технологическим процессом, с помощью которого можно получить неразъемное соединение металла благодаря образованию связи атомов.

Сварка неплавящимся электродом.

Сварное соединение выполняется в 2 стадии. На начальном этапе надо сблизить основания свариваемого металла на расстояние, где могут взаимодействовать силы атомов. Обыкновенные металлы при домашней температуре нельзя соединить сжатием, даже прилагая большие усилия. Материалы не могут соединиться из-за их твердости. В процессе сближения контакт будет происходить лишь в малом количестве точек, при этом неважно, насколько тщательно они будут обработаны.

На процесс сварки оказывает влияние загрязнение основания — пленки жира, окислы, слои примесей атомов. В связи с этим качественная сварка в домашних условиях не может быть выполнена. Поэтому получить физический контакт между соединяемыми элементами по всему основанию можно с помощью расплавления материала или за счет пластических деформаций, которые появятся в результате приложенного давления. На второй стадии надо будет выполнить электронное взаимодействие между атомами оснований, которые соединяются. В дальнейшем основание раздела между заготовками исчезнет и произойдет атомная или ионная связь металла.

Различается 3 класса сварки: сварка с помощью плавления, давления, а также сварка термомеханическим способом.

Подробная классификация способов сварки изображается на рис. 1.

Рисунок 1. Классификация способов сварки.

К сварке с помощью плавления можно отнести виды сварки, которые осуществляются плавлением без прикладываемого давления. Главными источниками теплоты во время сварки этим способом являются пламя газов, дуга сварки, лучевые энергетические источники и джоулево тепло. В этом способе расплавы заготовок, которые соединяются, будут объединены в единую ванну сварки. В случае охлаждения произойдет кристаллизация расплава в единый шов.

В процессе термомеханической сварки применяется энергия тепла и давление. Объединить элементы в монолитную конструкцию можно, для чего понадобится приложить нагрузки механическим способом. Подогрев изделий при этом сможет обеспечить необходимую пластичность элементов.

К сварке с помощью давления стоит отнести операции, которые осуществляются в процессе механической энергии в форме давления. Впоследствии материал будет деформироваться и течь. Металл переместится вдоль основания раздела, унеся с собой слой загрязнения. В непосредственный контакт вступят новые слои материала, которые находятся под химическим взаимодействием.

Распространенные способы сварки

Вернуться к оглавлению

Механическая электродуговая сварка

Электродуговая сварка.

Подобный метод сварки на сегодняшний день наиболее часто используется во время сварки металлов. В таком случае тепловым источником будет электродуга между несколькими электродами, одним из них будет материал, который сваривается. Электродуга является разрядом большой мощности в среде газа.

Существует 3 стадии зажигания дуги: замыкание электрода на обрабатываемый материал, отвод электрода на 4-6 мм и образование стабильного разряда дуги. Короткое замыкание выполняется для того, чтобы разогреть электрод до температуры экзоэмиссии электронов с повышенной интенсивностью.

На следующем этапе электроны, которые эмитируются электродом, будут набирать скорость в электрическом поле и вызовут ионизацию промежутка катод-анод, что приведет к образованию разряда дуги.Электродуга — это сосредоточенный источник тепла, который имеет температуру до 6000°С. Токи сварки достигнут 2-3 кА в процессе напряжения дуги 10-40 В. Чаще всего применяется дуговой вариант сварки электродом с покрытием. Это механическая сварка электродом, который покрыт необходимым составом. Он имеет следующее назначение:

  1. Газовая и шлаковая защита расплава от атмосферы.
  2. Легирование шва металла всеми нужными элементами.

В состав покрытия входят следующие вещества:

  • шлакообразующие, которые предназначаются для защиты оболочкой расплава;
  • вещества, которые образуют газы CO2, Ch5, CCl4;
  • легирующие, которые улучшают свойства шва;
  • раскислители, которые используются для того, чтобы устранить окислы железа.

На рис. 2 можно увидеть ручную сварку покрытым электродом, где:

Рисунок 2. Ручная сварка покрытым электродом.

  1. Детали, которые свариваются.
  2. Шов сварки.
  3. Флюсовая корка.
  4. Защита от газа.
  5. Электрод.
  6. Электродное покрытие.
  7. Ванна сварки.

Между элементами (1) и электродом (5) будет разжигаться дуга. Обмазка (6) в процессе расплавления обеспечит защиту шва от окисления, а также будет повышать его свойства с помощью легирования. Под влиянием температуры дуги электрод и обрабатываемый материал будут плавиться, создавая ванну (7), которая в будущем превратится в шов (2). Последний будет покрыт флюсовой коркой, которая предназначается для его защиты. Для того чтобы была возможность получить качественный шов, сварщик должен расположить электрод под углом приблизительно 15-20° и перемещать его в процессе расплавления вниз, чтобы сохранять непрерывную длину дуги вдоль оси шва для заполнения разделочного шва металлом. Чаще всего в этом способе кончиком электрода выполняют поперечные колебания, чтобы получить валики необходимой ширины.

Вернуться к оглавлению

Способ автоматической сварки под флюсом

Автоматическая сварка под флюсом.

Достаточно часто используется автоматический способ сварки металла плавящимся электродом под флюсовым слоем. Флюс надо будет насыпать на заготовку слоем толщиной 5-6 см, в результате этого дуга будет гореть не в свободном пространстве, а в пузырьке газа, который находится под флюсом, расплавленным после сварки. Этих действий хватит для того, чтобы жидкий металл не мог разбрызгиваться и нарушать форму шва при малых токах. В большинстве случаев во время соединения под слоем флюса применяется сила тока до 1000-2000 А, что при открытой дуге сделать не получится. Следовательно, в случае сварки под флюсовым слоем есть возможность увеличить ток в 5-7 раз, если сравнивать с соединением открытой дугой. При этом можно получить отменное качество сварки с высокой производительностью.

Во время сварки под флюсом шов будет образовываться благодаря расплавлению главного металла (приблизительно 2/3) и благодаря металлу электродов (лишь 1/3). Дуга под слоем флюса является более устойчивой, чем в случае с открытой дугой. Такой способ сварки может выполняться с помощью голой проволоки электродов, которая будет выскакивать с катушки в зону сгорания дуги головой автомата, переходящей по шву. В передней части головы по трубе в разделочный шов будет проникать флюс с зернами, который расплавляется во время сварки и постепенно покрывает шов, в результате чего можно получить твердую корку шлака.

Автоматический способ сварки под флюсом отличается от механической сварки следующим: в первом случае получится отменное качество швов, повышенный уровень производительности, толщина слоя флюса в 5-6 см, сила тока — 1000-1100 А, возможность автоматически поддерживать подходящую длину дуги.

Вернуться к оглавлению

Электрошлаковый способ сварки

Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка — это принципиально новый способ соединения металла. Соединяемые заготовки будут покрываться шлаком, который должен нагреться до температуры, большей температуры наплавки металла и проволоки электрода.

Первая стадия практически ничем не отличается от процесса дуговой сварки под флюсовым слоем. После появления ванны из жидкого шлака горение дуги прекратится, после чего оплавление кромок заготовки будет происходить благодаря теплу, которое выделяется во время прохождения тока через расплав. Электрошлаковый способ сварки дает возможность сваривать куски металла больших размеров за один раз, может обеспечить высокий уровень производительности. Используя этот метод, можно получить швы высокого качества.

Рисунок 3. Схема шлаковой сварки.

Схему шлаковой сварки можно увидеть на рис. 3, где:

  1. Детали, которые свариваются.
  2. Шов.
  3. Расплавленный шлак.
  4. Ползунки.
  5. Электрод.

Детали понадобится расположить вертикально. Их кромки тоже размещаются вертикально или под наклоном менее 30° к вертикали. Между обрабатываемыми элементами нужно установить зазор небольших размеров, в который насыпается порошок шлака. Первым делом понадобится зажечь дугу между электродом (5) и планкой из металла, которая устанавливается в нижней части. Дуга расплавит флюс, который заполнит пространство между кромками свариваемых элементов и медными ползунками (4). Ползунки охлаждаются водой. Из расплавленного флюса возникнет ванна шлаков (3). После этого дуга будет шунтироваться, затем погаснет. В процессе этого действия планка электродуги перейдет в электрошлаковый процесс.

При прохождении тока через шлак будет образовываться джоулево тепло. Ванна шлаков нагреется до температуры 1500-1700°С, которая превышает температуру плавления главного и электродного металлов. Шлак сможет расплавить кромки соединяемых элементов и электрод, который погружается в ванну шлаков. Расплавленный металл начнет стекать на дно ванны, в результате чего получится сварочная ванна. Ванна шлаков будет полностью защищать ванну сварки от атмосферы. После того как источник тепла будет удален, металл ванны начнет кристаллизоваться. Образовавшийся шов покроется шлаковой корочкой, толщина которой равна 2 мм.

Есть возможность получить хорошее качество шва при электрошлаковом способе сварки. Следует отметить главные преимущества такого метода:

  1. Пузырьки газа, шлак и легкие примеси будут удалены из сварочной поверхности в связи с вертикальным размещением аппарата для сварки.
  2. Большая плотность шва.
  3. Шов меньше подвергается образованию трещин.
  4. Возможность получения швов сложной конфигурации.
  5. Этот метод сварки больше всего подходит для соединения крупногабаритных заготовок.
  6. При большой толщине материала производительность сварки электрошлаковым способом практически в 20 раз превышает показатель сварки под флюсовым слоем.

Вернуться к оглавлению

Электронно-лучевой и плазменный методы сварки

В подобном способе в качестве источника тепла используется связка электронов большой мощности с энергией в несколько десятков килоэлектронвольт. Быстрые электроны попадают в металл, после чего отдают собственную энергию электронам и атомам элемента, вследствие чего вызывается интенсивный разогрев металла до температуры плавления. Сварка производится в вакууме, за счет чего получается шов высокого качества.

Электронный луч может быть сфокусирован до малых размеров, потому такая технология больше всего подходит для сварки элементов небольших размеров.

В случае с плазменной сваркой энергетическим источником для нагрева металла будет служить ионизованный газ. В этом случае будут присутствовать электрически заряженные элементы, потому плазма будет чувствительна к влиянию электрического поля. В полях подобного типа электроны и ионы будут ускоряться, то есть повышать собственную энергию. При этом способе сварки используются дуговые и плазмотроны с высокими частотами. Чтобы сваривать металлы, нужно применять плазмотроны прямого действия. В камере газ будет разогреваться вихревыми токами, которые создаются токами индуктора высоких частот. В данном случае электродов не будет, потому плазма является чистой. Факел подобной плазмы может применяться для сварочного производства.

Вернуться к оглавлению

Диффузионный и контактный электрический способы сварки

Диффузионная сварка.

Метод основывается на взаимной диффузии атомов в слоях соединяемых материалов. Высокая способность диффузии атомов достигается благодаря нагреву до температуры, приближенной к температуре плавления. В камере будет отсутствовать воздух, потому исключается образование пленки оксидов, которая предотвращает диффузию. Хороший контакт между соединяемыми материалами может быть обеспечен с помощью ручной обработки до максимальной чистоты. Усилие сжимания, которое нужно для того, чтобы увеличить площадь действительного контакта, составляет приблизительно 10-20 МПа.

Технология сварки таким способом заключается в следующем. Соединяемые материалы помещаются в камеру из вакуума и сдавливаются механическими усилиями. Далее материалы надо нагреть током и выдержать некоторое время при необходимой температуре. Диффузионный метод используется для того, чтобы соединять проблемные материалы: сталь, чугун, вольфрам и т.д.

В процессе электрической сварки методом контакта нагрев будет осуществляться за счет прохождения электрического тока через поверхность сварки. Материалы, которые нагреваются электротоком до плавления, механически сдавливаются или осаживаются, благодаря чему может быть обеспечено химическое взаимодействие атомов материала. Это эффективный метод сварки, его легко можно автоматизировать или механизировать, в связи с чем способ широко используется в строительстве и строении машин. По форме производимых соединений различается 3 вида сварки контактом: стыковый, роликовый и точечный.

Вернуться к оглавлению

Стыковой метод сварки

Стыковой метод сварки.

В этом методе соединение свариваемых элементов будет происходить по основанию стыкуемых торцевых частей. Заготовки зажимаются в электродах, после чего прижимаются одна к другой соединяемыми основаниями и пропускается сварочный ток. С помощью этого метода можно сваривать полоски металла, трубы, стержни и т.д. Есть 2 варианта стыковой сварки:

  1. Сопротивлением. В стыке произойдет деформация, а при соединении материал плавиться не будет.
  2. Оплавлением. Соприкосновение металлов происходит по определенным точкам контакта небольших размеров, через которые будет проходить плотный ток, вызывающий оплавление материалов. За счет оплавления в торцевой части появится слой жидкого металла, который с загрязнениями и окисной пленкой в процессе осадки будет выдавливаться из стыка.

Вернуться к оглавлению

Шовный метод соединения металлов

Сваривание элементов производится внахлест вращающими электродами, впоследствии образуется непрерывный или прерывистый шов. Непрерывное соединение можно получить за счет поэтапного перекрытия точек друг с другом. Чтобы получить герметический шов, точки нужно перекрыть минимум на 1/2 их диаметра.

Шовный метод соединения используется в процессе массового изготовления сосудов различных типов. Усилие сжатия соединяемых элементов может быть до 0,6 т.

Существует достаточно большое количество различных методов сварки, каждый из которых имеет свои особенности. Выбирать нужно исходя из личных потребностей и возможностей.

moyakovka.ru

способы сварки и оборудование. Сварные соединения :: SYL.ru

Процесс сварки помогает продумано использовать материалы в процессе производства, а также значительно экономит затраченное время. При этом механизация и автоматизация шагают вперед большими шагами, повышается производительность, а условия труда работников становятся лучше.

Что такое сварка

Сварка является прогрессивным технологическим процессом, который позволяет получить неразъемные соединения деталей, а также создать конструкции высокого эксплуатационного качества. Плюсы сварных соединений дают возможность постоянно применять их для создания разного рода конструкций.

Научно-технический прогресс не стоит на месте, в нем участвует и сварка. Способы сварки все расширяются, применяются все новые виды. Например, в микроэлектронике сегодня имеется возможность сваривать детали толщиной в несколько микрометров, а в тяжелом машиностроении - детали с толщиной несколько метров. Учитывая то, что в производстве применяются углеродистые и низколегированные стали, все чаще стали применяться специальные способы сварки специализированных сплавов, легких сплавов, а также таких, в основе которых лежит титан, молибден, цирконий и другие металлы. Прогрессивность способов сварки и ее тип влияют на качество готовых изделий, а также на эффективность всего производства. При этом не забывают и про оборудование для сварки металла - его созданию и переоснащению уделяется огромное внимание.

Непрерывное усложнение конструкций и рост объемов сварки требует производить постоянную технологическую переподготовку производства, т. е. улучшать его трудоемкость, экономические показатели, механизацию и автоматизацию.

Что такое сварные соединения

Обычно, чтобы получить сложную конструкцию, нужно объединить между собой отдельные элементы: детали, агрегаты, узлы. В таких объединениях участвуют разъемные или неразъемные соединения.

Неразъемными соединениями, в получении которых использовалась ручная сварка, называют сварные соединения. Как правило, таким образом скрепляют металлические изделия. Но сварные соединения применяются и для неметаллических деталей - пластмассовых, керамических или из сочетания того и другого.

Чтобы получить сварное соединение, не нужны дополнительные соединительные элементы (заклепки, накладки). Соединение здесь образуют внутренние силы системы, т. е. атомы металла двух деталей образуют между собой связи. Ионы и электроны взаимодействуют между собой, образуя металлическую связь.

Для того чтобы получить сварное соединение, недостаточно просто скрепить детали - им нужна некоторая дополнительная энергия, с помощью которой атомы преодолеют энергетический барьер. Эту энергию они получают при сварке путем термической или механической активации. Таким образом, чтобы получить сварные соединения, нужно сблизить части и приложить энергию активации.

Виды сварки

От того, какая активация лежит в основе сварного соединения, выделяют основные способы сварки: плавление и давление.

При первом виде соединяемые кромки деталей оплавляют с помощью источника нагрева. На таких поверхностях появляется жидкий металл. Когда он сливается в массу, получается жидкая сварочная ванна. Затем сварочная ванна охлаждается, жидкий металл становится твердым, и получается сварной шов.

Сварка давлением - это непрерывное или прерывистое совместное пластическое деформирование кромок металлических деталей. С помощью пластической деформации межатомные связи в соединяемых частях устанавливаются легче и быстрее. Чтобы ускорить процесс, при сварке используют давление и нагрев.

Сварка под давлением, ее способы

Что собой представляет данный вид, мы описали выше, теперь рассмотрим способы сварки металлов под давлением:

Контактная сварка. Здесь детали нагреваются теплом, которое образуется в свариваемых деталях, когда через них пропускают ток. После того как детали нагрелись или немного расплавились, их сдавливают. Так происходит сама сварка. Способы сварки: стыковой, точечный, шовный.

При стыковой сварке детали зажимают токоподводящими зажимами, соединяют торцы и пускают сварочный ток. В местах зажимов детали нагреваются, затем их сжимают. Так получается сварное соединение. Такой способ в основном применяют при соединении труб и деталей с компактным сечением. Способы сварки труб могут быть и другими, но основным считается этот.

При точечной сварке детали соединяют с помощью отдельных точек. Таким методом скрепляются листовые детали. Листы, которые нужно сварить, складывают друг на друга и сжимают их с помощью медных цилиндрических электродов сварочного аппарата. После этого пускают ток. Так получается точечное сварное соединение. Такое соединение выполняется быстро и качественно.

Шовную сварку применяют также для того, чтобы соединить листовые детали. Данный вид сварки похож на предыдущий, только в данном случае электроды - это медные диски, которые перекатываются по свариваемым кромкам. Ток при таком соединении нужно пускать прерывисто. Само шовное соединение получается очень прочным и плотным.

Ультразвуковая сварка - еще один вид. В ее основе лежит совместное воздействие на свариваемые металлические детали ультразвуковых колебаний и сжимающего усилия. Специальные ультразвуковые генераторы преобразовывают электрическую энергию в механическую. Когда свариваемым деталям сообщают механические колебания, начинается вибрация с частотой ультразвука. Данная вибрация вызывает трение, с помощью которого поверхности разогреваются, после этого происходит сжатие - и соединение готово. Этот способ используют при скреплении тонких металлических деталей или при сваривании неметаллических изделий (из пластмассы).

Сварка с помощью трения. Данный метод предполагает трение свариваемых частей до их разогрева. После этого детали в пластичном состоянии сжимают, и образуется соединение. Такую сварку используют, когда изготавливают составной инструмент (сверла, резцы, развертки и др.), а также, когда необходимо соединить разнородные материалы.

Диффузионная сварка. Детали при такой сварке немного нагреваются и незначительно сжимаются, после чего их помещают в вакуумированную камеру и выдерживают там определенное время. Такие условия подталкивают атомы в поверхностях деталей к взаимной диффузии. Для нагрева обычно используется индукционный способ. Большой плюс этого метода - детали при этом не расплавляются и не деформируются. С его помощью можно соединять практически любые металлы и их сочетания, а также металлические детали с неметаллическими - из керамики, стекла, графита.

Высокочастотная сварка. Здесь кромки разогреваются с помощью токов высокой частоты и потом сдавливаются. Этим способом сваривают продольные швы труб из стали, латуни и др. материалов.

Холодная сварка. При этом способе сварка осуществляется сильным сдавливанием деталей. В этом случае происходит сильная деформация металла и выполняется соединение. Никакого нагрева при этом нет. Таким способом соединяют пластичные детали, например медь или алюминий. Используется в электротехнической промышленности.

Сварка с помощью взрыва. Здесь из-за взрыва быстродвижущиеся свариваемые детали соударяются, и образуется соединение. С помощью данного метода получают биметаллические заготовки, соединяют разнородные материалы. Рассмотрим, какая еще может быть сварка.

Способы сварки плавлением

Таких видов соединения не так уж и много.

Газовая сварка. Здесь основной присадочный материал расплавляется от теплоты газового огня, который возникает во время сжигания горючих газов и кислорода. Обычно для этой цели применяют ацетилен, который, соединяясь с кислородом, дает очень высокую температуру пламени. Данная сварка применяется для изделий из стали, цветных металлов, а также при разных видах ремонтных работ.

Электронно-лучевая сварка. Для данного вида нужна специальная камера, где высокое разрешение среды. Основной металл плавится за счет облучения его быстролетящими электронами. Вакуум в камере нужен для того, чтобы защитить свариваемый металл и предотвратить ионизацию среды электронами. При этом способе в месте нагрева образуется высокая концентрация теплоты. С помощью электронно-лучевой сварки соединяют тугоплавкие, химически высокоактивные металлы, а также их сплавы.

Лазерная. Здесь расплавление соединяемых деталей производят при использовании энергии светового луча, который выдает оптический квантовый генератор. При лазерной сварке в месте нагрева скапливается высокая концентрация энергии. С его помощью соединяют различные металлы, их сплавы и сочетания. Плюсы лазерной сварки: процесс быстрый, небольшая околошовная зона и небольшой размер сварного шва.

Это все основные виды и способы сварки плавлением.

Классификация

На сегодняшний день существуют различные способы сварки. ГОСТ классифицирует сварочные процессы более чем на 150 разновидностей. В основе классификации лежат следующие признаки: физические, технические и технологические. Классификация способов сварки по физическим признакам разделяет все виды на три класса: термический, термомеханический и механический. В основе этого разделения лежит форма энергии, которая используется при сварном соединении.

В термический класс входят те виды, где присутствует тепловая энергия:

  • газовая;
  • дуговая;
  • электрошлаковая;
  • электронно-лучевая;
  • лазерная и т. п.

В термомеханический класс входят те виды сварки, где присутствуют тепловая энергия и давление:

  • контактная;
  • диффузионная;
  • газопрессовая;
  • дугопрессовая;
  • кузнечная и др.

К механическому классу относится сварка давлением, т. е. где используется механическая энергия:

  • холодная сварка;
  • сварка трением;
  • ультразвуковая и т. д.

Технические признаки классификации следующие:

  • способ защиты металла в месте сварки;
  • непрерывность процесса;
  • механизация процесса сварки.

Технологические признаки у каждого способа свои, и устанавливаются индивидуально. Например, в основе классификации дуговой сварки может лежать: вид электрода, характер защиты, уровень автоматизации и т. п.

Технология контактной сварки и оборудование для нее

Контактная сварка является одним из самых распространенных видов. Возникла она в XVIII столетии, а в XIX веке появилось специальное оборудование для контактной сварки. Вплоть до 2000-х годов она развивалась и массово внедрялась на производстве, и к сегодняшнему дню это самая производительная сварка.

Способы сварки данным способом мы уже рассмотрели выше. Это точечная, шовная и стыковая.

Способ контактной сварки определяется по конструкторско-технологическим признакам процесса. К ним относятся:

  • род сварочного тока;
  • форма импульса;
  • место подвода тока;
  • число импульсов;
  • число точек, которые нужно сварить одновременно;
  • характер нагрева металла;
  • характер сжатия сварочного места;
  • степень деформации сварочного места;
  • подготовка поверхности свариваемых частей;
  • тип соединения деталей;
  • дополнительные источники нагрева;
  • интенсивность режима сварки.

Сочетая различные конструкторско-технологические признаки, можно получить около 200 способов контактной сварки.

Основными достоинствами являются:

  • мгновенное создание высококонцентрированного направленного потока тепловой энергии;
  • простой технологический процесс;
  • минимальный расход электроэнергии, воздуха и воды;
  • для образования соединения не нужна присадочная проволока, защитные среды и другие вспомогательные материалы;
  • минимальная вынужденная деформация при сварном соединении;
  • отсутствие коробления и зоны термовлияния;
  • легкая механизация и автоматизация при загрузке и выгрузке деталей, из-за чего обеспечивается высокая производительность.

Контактная сварка применяется во многих областях: и космические аппараты, и микросхемы в электронике, и магистральные трубопроводы, и предметы бытового потребления.

Этим методом пользуются при соединении конструкционных, легированных, жаропрочных и коррозийно-стойких сталей, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, латуни, бронзы, тугоплавких сплавов и композиционных металлов.

С помощью контактной сварки массово производят автомобили, пассажирские вагоны, приборы электроники, прокладывают магистральные трубопроводы и рельсовые пути.

Газовая сварка

При газовой сварке металлические изделия соединяются при плавлении кромок деталей. Этот метод довольно простой, не требует сложного оборудования, а также при таких работах не нужна электроэнергия. Но этот способ имеет и свои недостатки: небольшая скорость и большая зона нагрева свариваемого изделия.

И все же газовую сварку активно применяют в различных отраслях. Она используется для ремонта, для изготовления тонких стальных листов, тонкостенных труб, а также совершенно различных деталей.

При осуществлении такой сварки используется газовая горелка, которая работает на горючем газе с кислородом. При горении вырабатывается тепловая мощность, ее можно регулировать с помощью наконечников.

Существуют следующие способы газовой сварки: правый и левый. При левом способе процесс проходит справа налево. Здесь мастер не направляет пламя прямо на изделие, а присадочную проволоку перемещает перед пламенем горелки.

Этот способ наиболее популярен, с помощью него сваривают довольно тонкие изделия и легкоплавкие металлы. Он подогревает кромки изделия, что позволяет хорошо перемещаться сварочной ванне. При этом мастер хорошо контролирует образование сварочного соединения, что обеспечивает хорошее качество и лучший внешний вид.

При правом способе направление другое - слева направо. Пламя здесь направляется прямо на сваренный шов, а присадочная проволока перемещается за пламенем. Данный способ лучше защищает сварочную ванну от воздуха, металл охлаждается медленно и тепло по изделию распространяется медленнее.

Правый способ считается более экономичным и высокопроизводительным. При этом левым способом лучше сваривать тонкие металлы, здесь производительность будет более оптимальной.

Соединение чугуна

Как известно, чугун сваривается плохо, поэтому такие конструкции из него не изготавливают. Сваривают чугун в двух случаях: исправляя пороки различных отливок и ремонтируя отдельные чугунные детали заводского оборудования.

Значительно осложняют процесс специфические свойства материала:

  • чугун не переносит высокие скорости охлаждения, присущие сварке;
  • отличается своими низкими пластическими свойствами и чувствительностью к перенапряжению;
  • при охлаждении объем чугуна увеличивается, что создает напряженное состояние в зоне сварки;
  • во время процесса выгорает углерод, который входит в состав чугуна, что делает металл пористым.

Несмотря на это, этот материал соединяют довольно часто. Существуют следующие способы сварки чугуна:

Горячая. Здесь чугун нагревается равномерно и затем медленно охлаждается. Это обеспечивает графитизацию материала и предотвращает выделение углерода.

Полугорячая. Здесь также достигают графитизации чугуна, но другим способом - вводя в зону сварки графитизирующие вещества. При этом изделие подогревают с помощью готового пламени.

Холодная. При таком типе сварке изделие не подогревают, а сам процесс происходит с помощью стальных электродов, электродов и специальных сплавов, с помощью чугунных электродов.

Дуговая

Дуговая сварка является наиболее распространенным методом. Сам процесс представляет собой сварку плавлением, при котором кромки нагреваются от тепла электрической дуги. Существуют следующие способы дуговой сварки:

Электрошлаковая. Заключается в плавлении обрабатываемых изделий и электрода с помощью теплоты, которую выделяет ток, проходя через расплавленный шлак.

Сварка в защитном газе. Она происходит с помощью неплавящегося или плавящегося электрода. В первом случае кромки формируют сварное соединение. Во втором случае шов образует расплавленная электродная проволока. Чтобы шов во время обработки не окислился, его защищают специальным газом.

Дуговая ручная сварка. Производится двумя способами: плавящимся и неплавящимся электродом.

Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом заключается в соприкосновении обрабатываемых кромок изделия. Такой тип соединений плавящимся электродом происходит с помощью штучного с покрытием-обмазкой.

www.syl.ru

Способы дуговой сварки

Электрическая дуговая сварка является одним из способов получения неразъемного соединения двух или нескольких металлических частей путем местного их нагрева теплом дуговых разрядов до температуры плавления.

В зависимости от материала электрода все многочисленные способы электрической дуговой сварки можно разделить на две группы: группу способов сварки плавящимся металлическим электродом и группу способов сварки неплавящимся (угольным, вольфрамовым) электродом.

Наиболее распространенным является способ сварки металлическим электродом. Он применяется для сварки всех марок сталей и чугунов, а также цветных металлов и сплавов. Сварка этим способом возможна при любом пространственном положении шва на постоянном и переменном токе. Металлический электрод служит во время сварки не только для поддержания горения дуги, но и для образования шва.

Дуговая сварка металлическим электродом может выполняться вручную, автоматически и полуавтоматически. Широкое применение имеет автоматическая и полуавтоматическая сварка иод слоем флюса. При этих способах зона горения дуги засыпается флюсом, предохраняющим металл от окисления, азотирования, разбрызгивания. В качестве металлического электрода используется сварочная проволока, автоматически подающаяся в зону сварки из мотка.

При сварке угольным электродом сварной шов образуется из расплавленного металла свариваемых элементов и подаваемого в дугу присадочного прутка. Угольный электрод служит только для поддержания горения дуги. Этот способ применяется в некоторых случаях для сварки тонкостенных изделий с отбортованными соединениями, а также для горячей сварки чугуна, цветных металлов и наплавки твердых сплавов.

В последние годы широкое распространение получают способы дуговой сварки в среде защитных газов. К этим способам относится аргоно-дуговая сварка, сварка в среде углекислого газа и атомно-водородная сварка.

При аргоно-дуговой сварке металл защищается от воздействия кислорода и азота воздуха с помощью инертного газа аргона, подающегося в зону горения дуги через специальное сопло. Сварка может выполняться плавящимся электродом (с использованием сварочной проволоки) и неплавящимся вольфрамовым электродом. Во втором случае в зависимости от вида сварного соединения сварка ведется без применения или с применением присадочного металла. Аргоно-дуговая сварка применяется, главным образом, при изготовлении тонкостенных конструкций из специальных сталей и цветных металлов и сплавов. Питание дуги осуществляется переменным или постоянным током от обычного сварочного оборудования.

В последние годы все более широкое применение получает полуавтоматическая и автоматическая сварка плавящимся металлическим электродом в среде углекислого газа, который значительно дешевле аргона. Применение его вместо флюса облегчает наблюдение за процессом сварки и обеспечивает относительно высокую производительность процесса, часто не уступающую производительности сварки под флюсом. Однако из-за повышенной окислительной способности углекислый газ не может использоваться при сварке большинства цветных металлов и сплавов. Сварка в среде углекислого газа применяется преимущественно при производстве конструкций из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей. Питание дуги при этом способе осуществляется, как правило, на постоянном токе обратной полярности.

В некоторых случаях при сварке меди вместо аргона применяется азот (азотно-дуговая сварка). А полуавтоматическую сварку иногда проводят в среде водяного пара вместо углекислого газа.

Помимо перечисленных способов, для сварки цветного металла и специальных сталей иногда применяют атомно-водородную сварку. При этом способе дуга горит между двумя вольфрамовыми электродами в атмосфере водорода или азотно-водородной смеси, получаемой разложением аммиака.

По технике осуществления и по характеру металлургических процессов, происходящих при сварке, близким к электрической дуговой сварке под флюсом является способ электрошлаковой сварки. Однако при электрошлаковой сварке расплавление свариваемых кромок и электродного металла происходит не за счет тепла дуги, как при дуговой сварке, а за счет тепла, выделяющегася при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Этот способ отличается высокой производительностью, малым расходом электроэнергии и флюса, возможностью сварки за один проход элементов большой толщины (до 1—2 м). Электрошлаковая сварка осуществляется с помощью специальных автоматических установок.

Электрическая дуговая сварка является основным, наиболее широко применяющимся способом сварки. К настоящему времени сварные конструкции почти полностью вытеснили клепаные и часто заменяют литые изделия.

Применение дуговой сварки взамен клепки дает экономию металла до 20% и взамен литья — до 50% экономию времени на изготовление конструкции; снижение себестоимости конструкции и повышение работоспособности некоторых конструкций (например, химических аппаратов, паровых котлов и др.).

Указанные преимущества обусловили широкое применение сварки во многих отраслях промышленности, например, в тяжелом, транспортном, химическом и энергетическом машиностроении, котлостроении, автостроении, самолетостроении, судостроении, промышленном строительстве и ряде других отраслей.

www.prosvarky.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о