Очень редкий тип, используемый для производства кованых и сварных изделий. Сварочный ток проходит через шлак, используя в качестве электродов проволоку, стержни и т.д. В результате протекания тока происходит расплавление кромок и присадочного металла, которые при охлаждении образуют сварной шов.
Сварочные технологии
Этот эффект может быть достигнут различными способами:
- локальный нагрев до температуры плавления основного материала.
- эффект сжатия,
- пластическая деформация.
Часто используется комбинация этих эффектов. В этом случае выбор той или иной технологии сварки зависит от типа конструкционного материала и его свойств, размеров и геометрической конфигурации свариваемых деталей, условий эксплуатации конечного изделия и т.д.
Виды и типы сварки
В зависимости от отрасли и специфики производства в современной промышленности используются самые разнообразные способы сварки, которых насчитывается в общей сложности 150 вариантов. Российский ГОСТ 19521-74 предусматривает классификацию процессов сварки металлов по трем основным признакам: физическим, техническим и технологическим. Физические характеристики — это характеристики формы и типа энергии, используемой для создания неразрывного соединения на уровне пересечения.
Все сварочные процессы делятся на три категории в соответствии с этой характеристикой:
— термическая — плавление металла с использованием тепловой энергии (дуга, газовое пламя, электронный луч, лазер и т.д.),
— термомеханические — сочетание давления и тепловой энергии (точечная сварка, горячее распыление, ковка и т.д.),
— механическая — сварка под действием кинетической энергии (трение, ультразвук, взрыв и т.д.). Технологические характеристики включают классификацию методов сварки в зависимости от способа защиты расплавленного металла в рабочей зоне, характеристик непрерывности процесса и степени автоматизации. По технологическому признаку все способы сварки классифицируются по таким характеристикам, как тип используемых электродов, параметры силы сварочного тока и т.д.
Термическая категория стала наиболее популярной в промышленном и непрофессиональном секторах, поскольку она представляет собой оптимальное сочетание качества сварного шва, относительной простоты процесса и компактной и относительно недорогой конструкции сварочного оборудования.
Описание технологий сварки термического класса
Классическая техника сварки довольно проста и может использоваться как в промышленном производстве, так и в непрофессиональных домашних условиях. Его можно использовать для ремонта автомобилей или сельскохозяйственной техники, строительства небольших металлических зданий или изготовления декоративных металлических предметов, прокладки трубопроводов и их восстановления после аварии.
Для традиционной сварки требуется один из двух наиболее распространенных и экономически эффективных источников энергии:
Оба источника могут использоваться в любом из трех основных сварочных процессов:
- ручной — все действия сварщика, будь то продвижение электрода или формирование сварного шва, выполняются им самим,
- автоматический — сварочное оборудование полностью настраивается на нужный режим перед началом работы, после чего все вмешательство человека ограничивается внешним наблюдением и контролем качества,
- полуавтоматическая — металл сваривается сварщиком вручную, а электрод подается автоматически, что значительно повышает производительность и качество сварки.
Ручной метод включает в себя традиционную технику дуговой сварки под флюсом или сварку с помощью газосварочного оборудования. Этот метод рекомендуется только для домашнего использования. Ручной метод не подходит для серийного производства и крупных сварочных процессов. В промышленных масштабах следует выбирать полуавтоматическое или автоматическое сварочное оборудование. В полуавтоматических методах используется поток газа, неплавящиеся электроды и сварочная проволока.
По сравнению со сваркой пламенем, электродуговая сварка более практична и удобна. Необходимость в газогенераторе и огромных газовых баллонах, а также множество сопутствующих требований к эксплуатации потенциально взрывоопасного оборудования сделали сварку пламенем узкоспециализированным процессом. Технология сварки металлическим пламенем применяется в специализированных областях, где использование электрической дуги в качестве источника тепловой энергии нецелесообразно или невозможно. Компактные, относительно недорогие и простые в обслуживании дуговые сварочные аппараты используются практически во всех областях промышленности, строительства и коммунального хозяйства. Сравнительно простая технология сварки металлов позволила использовать их и в частном секторе. Дуговые сварочные аппараты используются непрофессиональными сварщиками в гаражах и на своих участках.
Сварка создает очень сложные металлические конструкции путем соединения однородных и разнородных металлических сплавов, а также некоторых неметаллических материалов, таких как графит, керамика, стекло и пластмассы.
Виды сварки: краткая классификация
Мосты, корабли, самолеты — все то, чем так гордится человечество, — первоначально изготавливались путем ковки или клепки. В конце 19 века были проведены первые эксперименты по сварке металлов. В начале 20-го века сварка достигла больших успехов в создании ответственных конструкций.
Первый мост, выполненный с помощью сварки, был построен в СССР в Киеве. Она соединила левый и правый берега Днепра. Как бы странно это ни звучало, но развитие сварочных технологий получило мощный толчок в результате катастрофы. Во время Великой Отечественной войны танки собирали методом сварки на заводах, эвакуированных за Урал. Время требовало технологии для быстрой, высококачественной сборки, которая была создана в очень короткие сроки.
После войны необходимость быстрого восстановления страны побудила к внедрению сварочных технологий в различных отраслях экономики. Передовые технологии не обошли стороной и космонавтику. Поскольку Советский Союз был пионером в освоении космоса, орбитальная сварка впервые в мире была выполнена в 1969 году на советском космическом корабле «Союз-6».
К этому времени сварка металлов была внедрена во все отрасли народного хозяйства. Заклепки и ковка оставались только в арсенале ремесленников.
Эволюция технологии сварки в современном мире происходила в направлении совершенствования самого процесса, увеличения возможностей сварочных аппаратов и расширения сфер применения этой передовой технологии.
Принципы классификации сварки
Количество процессов и типов сварки для различных материалов неуклонно растет и достигло более ста пятидесяти. Для того чтобы правильно сварить металлы, необходимо выбрать правильный процесс сварки. Это помогает в классификации типов сварки. Существует множество «импровизированных» классификаций, которые создают хаос в этом вопросе и способствуют приобретению оборудования, не подходящего для работы. Единственно правильным подходом должна стать практика классификации по принципу физического воздействия, степени технической поддержки и применения различных технологий.
Признаки физического воздействия
Для определения категории сварки необходимо учитывать форму приложенной энергии.
Можно выделить три категории сварных швов:
Тепловая категория включает процессы, происходящие за счет использования различных видов тепловой энергии. Большинство работ в этой категории выполняются с помощью дуговой и газовой сварки. Эти два типа необходимы во всех отраслях промышленности, связанных с производством или ремонтом металлических конструкций.
Категория термомеханических эффектов включает в себя два типа эффектов: Тепло и давление. Типичным примером является контактная сварка, при которой электроды одновременно нагревают и сжимают детали. Гораздо реже встречаются другие представители этой категории: дуговое давление, диффузия и ковка.
Состав механического класса не велик, но довольно интересен. С одной стороны, это экономически выгодные процессы сварки, с другой стороны, они требуют таких специальных условий, что имеют лишь очень ограниченный диапазон применения. Экономическое преимущество заключается в том, что не требуется нагрев. В эту категорию входит холодная сварка давлением (под избыточным давлением), сварка трением, ультразвуковая сварка и сварка взрывом.
Технические признаки
К данной классификации применяются следующие принципы
Принцип защиты от окисления,
Качество сварного шва зависит от степени защиты от окисления. Сварка в среде защитного газа считается наиболее распространенным методом. Также распространены экранирование флюсом, экранирование пеной и различные комбинации этих методов.
Классификация методов сварки не требует пояснений, и существует только два типа: непрерывный или прерывистый. В зависимости от степени механизации, мы тоже не очень умничали и придумали следующий вариант классификации:
Классификация по технологическим принципам
С точки зрения технологических принципов виды сварки классифицируются в соответствии с технологией, лежащей в основе процесса сварки. Это очень полная и не противоречивая классификация, которая постоянно уточняется и обновляется. Технология дуговой сварки, например, классифицируется как отдельный тип, но здесь она также подразделяется на mig/mag, m ma, tig, которые, в свою очередь, подразделяются по сварочному току, диаметру и типу электрода и многим другим характеристикам.
Виды сварки
Ручная дуговая сварка (MMA)
Это основа для всех базовых элементов. С этого вида сварки началось триумфальное развитие сварочных технологий в различных отраслях промышленности. В то время сварочного трансформатора и пачки электродов было достаточно, чтобы сварить где угодно — от судостроения до трубопроводов и ворот бытовок. Сегодня источники сварочного тока стали намного легче, экономичнее и мощнее. В зависимости от пространственного расположения сварного шва, химического состава и толщины металла были разработаны многочисленные процессы сварки.
Основным преимуществом этого вида сварки является простота и доступность оборудования, а также возможность перемещения в любую точку местности (при наличии электричества или мобильного генератора). Недостатком является короткий список материалов, которые можно сваривать. В основном это черные металлы. Как и любая ручная работа, сварка требует большого мастерства. Особенно это касается сварки кровельных и вертикальных швов, а также сварки толстых листов.
Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (TIG)
На этот вид сварки приходится не более 1% всех сварочных работ. Но в случае с цветными металлами без этого не обойтись. Этот процесс позволяет сваривать практически все. Сварные швы имеют отличное качество, даже при сварке тонких листов. Поэтому область применения также распространяется на судостроение, строительство самолетов и космических аппаратов. Наиболее широко этот процесс сварки применяется в автомобильной промышленности и при изготовлении кузовов автомобилей.
Сварка выполняется вольфрамовым или графитовым электродом в газовой атмосфере, которая создается путем подачи защитного газа в зону сварочной ванны. В зависимости от свариваемого материала используются смеси активных и инертных газов. Основными недостатками этого процесса являются высокие затраты, связанные с дорогостоящим оборудованием, потреблением газа и высококвалифицированными сварщиками.
Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG)
Этот тип соединения очень похож на предыдущий, но электрод представляет собой специальную проволоку, которая автоматически вставляется в зону сварки. Установки MIG/MAG оснащены для этой цели устройством подачи проволоки. Сварочная ванна может быть защищена от воздействия кислорода либо с помощью защитного газа, порошковой проволоки или порошковой проволоки. Основной областью применения сварочных полуавтоматов является сварка цветных металлов и легированных сталей.
Диоксид углерода является наиболее часто используемым защитным газом. Сварщик-полуавтоматчик не обладает высокой квалификацией. Еще одно преимущество этого типа — высокая производительность. Поэтому он обычно используется в массовом производстве, где свариваются большие швы на листовом металле.
Газовая сварка
Этот вид сварки имеет больше недостатков, чем преимуществ, но он хорошо зарекомендовал себя на протяжении более 100 лет. Преимущества, позволяющие продолжать его использование, следующие.
Более широкий спектр материалов, которые можно сваривать,
сварка и резка в одном устройстве.
Недостатки, препятствующие его использованию в производстве, заключаются в основном в недостаточно широкой зоне нагрева. Это приводит к медленным процессам и высокому потреблению газа, что сказывается на производственных затратах. Другим недостатком является то, что эти процессы не могут быть автоматизированы и, следовательно, требуют высококвалифицированных сварщиков.
Часто используется комбинация этих эффектов. В этом случае выбор той или иной технологии сварки зависит от типа конструкционного материала и его свойств, размеров и геометрической конфигурации свариваемых деталей, условий эксплуатации конечного изделия и т.д.
Электродуговая контактная сварка
Дуговая сварка является одним из наиболее широко используемых процессов, поскольку она подходит для соединения большинства металлов и проста в исполнении. Все виды дуговой сварки имеют общий принцип: используется более низкое напряжение тока (для безопасности сварщика) и более высокий ток (для расплавления металла).
При соприкосновении положительного и отрицательного концов, подключенных к источнику питания, возникает дуга. Когда расстояние между полюсами составляет 3-5 мм, дуга горит равномерно и создает температуру до 5000ºC. Этого достаточно, чтобы расплавить края основного металла. Этого достаточно, чтобы расплавить края основного металла. Защита сварочной ванны и заполнение шва осуществляются разными способами, и электрическая контактная сварка подразделяется на несколько вариантов.
Ручная дуговая сварка (ММА, РДС)
В международной системе классификации она называется MMA (Manual Metal Arc). Самый бюджетный вид сварки, так как оборудование ММА дешевле других. Подходит для использования в гараже, на даче и для неосновных соединений в промышленности. Дуга горит между заготовкой и наконечником плавящегося электрода, который установлен в гнезде.
Электрод состоит из металлического стержня и облицовки. Стержень также расплавляется под воздействием температуры дуги, расплавленный металл переходит на заготовку и заполняет шов. Покрытие служит защитой для жидкой сварочной ванны. Покрытие электрода плавится и образует облако газа, которое препятствует контакту с внешним миром.
Сварщик манипулирует рецептором и электродом для регулировки ширины, высоты сварного шва и глубины проплавления. Электрод постоянно становится короче, поэтому нужно научиться сохранять расстояние между кончиком электрода и заготовкой в пределах 3-5 мм.
Как только шов остынет, на поверхности образуется шлаковая корка. Шлак удаляется шлакоудалением, а сварной шов проверяется на наличие дефектов. Сварка MPA производится переменным или постоянным током, с использованием трансформаторов или инверторов, выпрямителей.
Для получения однородного сварного шва можно использовать ручную дуговую сварку металлов (MMA):
Для получения однородного сварного шва используются электроды с аналогичным составом стержня. Сварка возможна во всех пространственных диапазонах, но с низкой производительностью. Боковые стенки толщиной до 30 мм можно сваривать с глубокими скосами.
Аргоновая сварка (TIG)
Международная система называется TIG — вольфрам в инертном газе. При аргонодуговой сварке электрическая дуга горит между наконечником вольфрамового электрода и изделием. Сварщик управляет горелкой. Вольфрамовый электрод не плавится, поэтому зазор легче выдержать. Сварочный баллон защищен путем подачи аргона из баллона к горелке через редуктор. Газ запускается за полсекунды до начала сварки и продолжает дуть в течение двух секунд после этого. Это надежно изолирует расплавленный металл от внешних воздействий.
Присадочная проволока или присадочные прутки используются для заполнения зазоров и увеличения высоты сварного шва. Они должны быть изготовлены из того же сплава, что и основной металл. На прочно соединенных сторонах листов толщиной 1,0-1,5 мм сварка возможна без присадочного металла, если заготовка не подвергается слишком сильному механическому напряжению.
Благодаря острой вольфрамовой игле сварные швы получаются очень плотными и точными и часто не требуют повторной обработки. Глубина проникновения зависит от силы тока. Самые мощные аргоновые сварочные аппараты генерируют ток 400 А, что достаточно для сварки деталей толщиной 30 мм. В этом случае используются лампы с водяным охлаждением. Аппараты с воздушным охлаждением подходят для сварки тонких сталей толщиной до 5 мм.
Газопламенная сварка
Стимулируется пламенем горелки. Для получения пламени используются ацетилен или пропан (в качестве горючего газа) и кислород (для увеличения мощности пламени). Температура пламени достигает 2800-3100 ºC и позволяет металлическим кромкам расплавиться. Сварочная проволока, подаваемая из свободной руки сварщика, используется для заполнения сварочного резервуара.
Газовая сварка обычно используется для соединения черных металлов, труб или ремонта резервуаров. Энергонезависимость позволяет производить сварку в полевых условиях, на крышах, в туннелях и под землей. Подключение к баллонам осуществляется через редукторы давления с манометрами. Редуктор давления кислорода имеет два манометра — высокого и низкого давления. Для соединения всего в единую систему требуются дополнительные фитинги (шланги, насадки, ниппели).
Диаметр факела и сопла рабочего диапазона:
Электрошлаковая сварка
Суть шлаковой сварки заключается в том, что две стороны металла соединяются под воздействием тепла, выделяемого шлаковой ванной. Это делается путем заполнения стыка токопроводящим флюсом. Вставляется сварочный электрод (проволока), который нагревает флюс и образует жидкий шлак. Электрод продолжает проводить ток, будучи погруженным в ванну со сварочным шлаком. Метод не имеет препятствий. Температура повышается, и металлические края сплавляются вместе.
Диапазон толщин металлов, которые можно сваривать этим методом, составляет 20-3000 мм. Для соединения можно использовать шлаковую сварку:
Технология используется в химической промышленности, машиностроении, судостроении и аэрокосмической отрасли.
Аргонодуговая сварка обеспечивает высокое качество проплавления и является гибкой в отношении свариваемых материалов. Его можно использовать с переменным или постоянным током, сварные швы не нужно зачищать, но сварочные аппараты TIG дороже сварочных аппаратов MMA.
Механический класс
Классификация сварочных процессов также включает еще один тип — механическое соединение, которое осуществляется путем физического воздействия на материалы. В этом случае нет необходимости применять температуру плавления. Нагрев происходит за счет преобразования механической энергии в кинетическую, и когда достигается температура плавления, изделия соединяются неразъемными швами.
Степени механической сварки включают в себя несколько эффективных методов.
Способ трения
В большинстве случаев сварка трением с перемешиванием используется для конструкций из стержней и труб малого диаметра. Процесс автоматизирован и происходит на специальных станках, в которых детали закрепляются на шпинделе. Машина перемещает заготовку по направлению к неподвижной детали, что вызывает нагрев и плавление элементов.
Эта технология позволяет сваривать различные сплавы и является быстрой, экономичной и эффективной.
Холодная сварка
Механическая холодная сварка используется при необходимости соединения труб, проводов или шин. Детали соединяются путем деформации пластмасс под давлением от 1 до 3 ГПа. Температура может быть даже ниже нуля.
Свариваемые поверхности должны быть тщательно очищены от грязи и ржавчины. Поскольку граница раздела создается в плоскости резания, поверхности деталей должны быть идеально гладкими и без загрязнений.
Сварка взрывом
Соединение деталей происходит за счет пластической синхронной деформации. Движущаяся часть детали размещается параллельно неподвижной цели. Затем проводится контролируемый взрыв на максимально близком расстоянии.
Этот процесс подходит для соединения различных металлов. В качестве взрывчатки используются смеси аммонита, гранулотола и гексана.
Ультразвуковая методика
При перечислении процессов сварки металлов, относящихся к группе механических процессов, следует также учитывать ультразвуковую технологию. Это источники энергии, которые генерируют ультразвуковые колебания на выходе.
Этот метод особенно подходит для механически активированных точечных и шовных сварных швов. При сухом трении оксидные слои удаляются, и сварной шов выполняется чистым трением.
Важным преимуществом является то, что поверхности не нужно предварительно очищать, что экономит время и деньги. Недостатками являются высокая стоимость оборудования и небольшой диапазон толщины склеиваемых материалов.
Особенности выбора подходящего вида и техники сварки
Классификация сварных швов настолько широка, что профессионалы (особенно начинающие) часто спрашивают, какие существуют типы швов, с помощью которых даже простой человек может сваривать и делать швы с идеальным качеством.
Если не трудно перечислить все типы сварных швов, то ответьте четко, какой из них самый лучший. Дело в том, что каждый из этих видов сварки отличается техникой и используемым оборудованием. Также необходимо рассмотреть преимущества и недостатки некоторых видов сварки, и их применение имеет четкие границы.
Аргоновая сварка
Суть этой техники заключается в использовании нерасходуемых электродов. Преимуществами являются:
- идеальное крепление тонких элементов,
- возможность контроля глубины нагрева металла,
- гораздо меньше искр по сравнению с другими распространенными методами сварки,
- ровный, регулярный и заметный шов — что особенно важно, когда эстетика конечного продукта имеет первостепенное значение.
- Ручная сварка имеет очень низкую производительность,
- Автоматическое соединение противопоказано при неправильном или слишком коротком стыке,
- дорогостоящее оборудование.
Аргонная сварка используется при изготовлении металлоконструкций из алюминия, меди, титана, нержавеющей стали, легированной стали и цветных сплавов.
Дуговая сварка
Это довольно распространенная классификация сварки, которая имеет ряд положительных черт:
- Возможность соединения деталей в любой точке пространства,
- гибкость использования в зонах с ограниченным доступом.
- процесс сварки возможен на переменном или постоянном токе,
- низкая стоимость.
Однако преимущества уравновешиваются недостатками:
- сварные швы не соответствуют требуемому качеству и имеют неровности и шероховатости,
- очень низкий выход продукции из-за большого количества отходов,
- не подходит для соединения тонких деталей,
- низкая производительность.
Дуговая технология используется для строительства лестниц, навесов, заборов, стыков труб и для прокладки магистральных трубопроводов. Высокими эстетическими качествами сварной шов не отличается, но если выбирать, какие существуют виды сварки для изготовления толстых металлических изделий, то одним из лучших вариантов является дуговая.
Газопламенная техника
Если сравнивать современные методы сварки, которые подходят для сварки деталей и соединений труб, а также для монтажа трубопроводов среднего и малого диаметра, то газовый метод предпочтительнее.
- полная независимость от электросети,
- легкая транспортировка оборудования с одного места на другое,
- не перегревается и не прожигает металл,
- возможность формирования внутренних швов в трубах малого диаметра.
Однако эта техника имеет некоторые недостатки. Это повышенные требования к профессионализму сварщика, относительно большая поверхность нагрева и низкие коэффициенты производительности.
Для получения наилучших соединений заготовки должны быть сначала тщательно очищены от отложений и окислений на поверхности.
Механический класс
В механической категории используются только механические силы и давление. Обычные варианты включают:
- Взрыв,
- ультразвуковое воздействие,
- трение,
- холодный процесс и другие.
Широко используется во всех отраслях промышленности благодаря своей простоте и доступности.
Сварка взрывом
Он подходит для соединения различных металлов. Он также используется в качестве облицовки. Эта технология зачастую неизвестна даже профессионалам высокого уровня. При этом происходит направленный взрыв на поверхностях. В результате происходит синтез.
Холодная сварка
Сплавление происходит под высоким давлением и без нагрева. Сварка происходит за счет происходящей пластической деформации. Специальной подготовки или оборудования не требуется. Он часто используется в сантехнических работах и автолюбителями.
Ультразвуковая сварка
Для воздействия используются ультразвуковые колебания. Для сжатия достаточно нескольких единиц Ньютона. Также используется в радиоэлектронике или при работе с толстостенными изделиями. Принцип действия определен в ГОСТ 2601, SEV 5277. Помимо металлов, таким способом можно соединять такие материалы, как кожа, ткани, пластмассы и другие.
Сварка трением
Он основан на использовании высокого давления. Соединяемые элементы прочно соединены друг с другом. Один остается подвижным и переходит в пластичное состояние при трении. Прочность сварного шва создается за счет разрушения окислов и слоев жира, которые могут повлиять на уровень прочности получаемого соединения.
Магнитоимпульсная
Он относится к типу работы, где используется эффект. Это пересечение магнитных полей с электромеханической силой вихревых взаимодействий. При ударе электрическая энергия преобразуется в механическую с помощью магнитно-импульсного сварочного аппарата. Компоненты расположены под углом внахлест.
Сварка производится высокотемпературным открытым пламенем, образующимся при сгорании кислорода с горючими газами, такими как ацетилен, водород, бутан, пропан и другие. Наиболее эффективной оказалась метилацетиленовая фракция. Температура зависит от типа топливного газа:
Контактная сварка
Сварка состоит из двух последовательных процессов: нагрева свариваемых объектов до пластического состояния и их совместной пластической деформации. Основными видами контактной сварки являются: Точечная сварка сопротивлением, сварка кромок, сварка выступов, сварка швов.
Точечная сварка
При точечной сварке детали крепятся к электродам сварочного аппарата или к специальным сварочным пистолетам. Затем между электродами протекает ток высокой частоты, нагревая металл в месте контакта до температуры плавления. Затем ток отключается, и процесс сварки разряжается путем увеличения силы прижатия электродов. Металл кристаллизуется, когда электроды прижимаются друг к другу, и образуется сварной шов.
Стыковая сварка
Детали свариваются по всей поверхности контакта. В зависимости от качества металла, площади поперечного сечения заготовок и требований к качеству соединения, пайка может осуществляться с помощью одного из следующих процессов.
Сварка сопротивлением
Детали, размещенные и закрепленные в сварочном аппарате, прижимаются друг к другу с определенной силой, а затем получают электрическое возбуждение. Когда металл в зоне сварки нагревается до пластичного состояния, происходит перемешивание. Ток отключается перед окончанием перемешивания. Этот процесс сварки требует механической обработки и тщательной очистки поверхностей кромок заготовок.
Неравномерный нагрев и окисление металла на краях заготовок влияют на качество контактной сварки и ограничивают ее возможности. С увеличением поперечного сечения заготовок качество сварного шва снижается особенно заметно, в основном из-за образования окислов в месте соединения.
Стыковая сварка в непрерывном режиме
Непрерывная стыковая сварка оплавлением трубы газопровода диаметром 1420 мм на заводе ТЭСО в Пскове.
Он состоит из двух этапов: Мигает и мигает. Детали помещаются в зажимы машины, затем включается ток, и детали медленно стягиваются вместе. Это приводит к соприкосновению деталей в одной или нескольких точках на их концах. В местах контакта образуются мостики, которые тут же испаряются и взрываются. Взрывы сопровождаются характерным выбросом мелких капель расплавленного металла из стыка. Образующиеся пары металла действуют как защитная атмосфера и уменьшают окисление расплавленного металла. Образование и разрушение мостов происходит в других местах по краям, когда куски близко подходят друг к другу. Это приводит к сильному нагреву деталей и образованию тонкого слоя расплавленного металла на краях, что облегчает удаление окислов из шва. В процессе плавления куски укорачиваются на определенную величину. Сварной шов должен быть стабильным (непрерывное протекание тока без короткого замыкания деталей), особенно перед опрокидыванием.
Во время усадки скорость сближения заготовок резко возрастает, а пластическая деформация происходит с определенной скоростью. Переход от вспышки к опрокидыванию должен быть мгновенным и без малейшего перерыва. Усадка начинается при включении тока и заканчивается при его отключении.
Непрерывная стыковая сварка встык обеспечивает равномерный нагрев сечения заготовки, кромки заготовки не нужно тщательно подготавливать перед сваркой, можно сваривать заготовки со сложным сечением и большой поверхностью, а также из различных металлов, что обеспечивает стабильное качество соединения. Еще одним важным преимуществом является то, что этот процесс относительно легко автоматизировать.
Механический класс
Сварка взрывом
Во время сварки атомы свариваемых деталей сближаются под действием межатомных сил благодаря энергии, выделяемой при взрыве. Этот процесс сварки часто используется для производства биметаллов.
Ультразвуковая сварка металлов
Во время сварки атомы свариваемых металлических изделий сближаются друг с другом за счет энергии ультразвуковых колебаний, вводимых в материалы на расстоянии межатомных сил. Ультразвуковая сварка характеризуется рядом положительных свойств, которые, несмотря на высокую стоимость аппарата, определяют его применение в производстве микросхем (сварка проводников с площадками), прецизионных изделий, сварке различных металлов и металлов с неметаллами.
Холодная сварка
Холодная сварка — это соединение однородных или разнородных металлов при температуре ниже минимальной температуры рекристаллизации. Сварка осуществляется путем пластической деформации свариваемых металлов в зоне соединения под механическим воздействием. Холодная сварка может быть стыковой, точечной и шовной 5. На прочность соединения существенно влияет усилие сжатия и степень деформации свариваемых деталей.
Принцип дуговой сварки основан на тепловой энергии, вырабатываемой дугой. Перед сваркой свариваемые кромки должны быть тщательно очищены от пыли, масла, ржавчины и других загрязнений.
Термический класс сварки
В этих процессах сварки сварочная ванна образуется из расплавленного металла и электрода или присадочного металла.
Дуговая
Тепло для локального расплавления металла заготовок генерируется путем зажигания электрической дуги между электродом и заготовками. Для зажигания электрод кратковременно касается поверхности и затем отодвигается на 2-5 мм. Чем меньше дуга, тем выше ее температура.
Для соединения деталей между собой используются следующие методы сварки
- ручной — когда сварщик выполняет все операции с электродом
- полуавтоматические, в которых электродная проволока подается механизмом, установленным в машине,
- автоматические — когда процесс выполняется по заранее определенному алгоритму без вмешательства человека.
Тип дуги выполняется угольными или вольфрамовыми электродами, горючими и негорючими, с присадочной проволокой, вставленной в рабочую зону. Чтобы защитить расплавленный металл от контакта с воздухом, механизированные процессы проводятся под потоком или инертным газом.
Газовая
В отличие от газовой сварки, при газовой сварке материал нагревается и охлаждается медленнее. Поэтому тонкостенные стали и цветные металлы легче поддаются сварке, а поверхностная сварка проще. Независимость от электричества позволяет работать на открытом воздухе.
Соединение нагревается пламенем горелки, полученным путем сжигания паров ацетилена, пропана, водорода, бензина или парафина в чистом кислороде. Сварной шов образуется путем расплавления присадочного металла. Ацетилен наиболее часто используется для сварки, поскольку температура его пламени достигает 3100⁰C. Подобная плазменная сварка выполняется с помощью потока ионизированного газа при температуре выше 10000⁰C.
Лучевая
Она основана на расплавлении материала заготовки с помощью лазерного луча или электронного пучка, генерируемого электронной пушкой. Оба метода в основном используются в электронной промышленности для соединения и фиксации микроэлементов. Сварка электронным лучом осуществляется в вакуумной камере, чтобы луч не рассеивался.
Лазерная сварка позволяет выполнять точную сварку. Прилегающие поверхности практически не нагреваются, поэтому даже очень тонкие материалы не могут быть деформированы. Для работы в труднодоступных местах направление луча изменяется с помощью призм. Рекомендуется работать в среде инертного газа.
Термитная
Для этого вида сварки используется порошкообразная смесь (термит) оксидов алюминия, магния и железа. Во время горения выделяется тепло, которое расплавляет края деталей. Расплавленный термит смешивается с металлом деталей, и после кристаллизации образуется соединение.
Термит поджигается дистанционно с помощью детонатора, электрического разряда или клювообразного шнура. Температура горения смеси достигает 2700 °C, что достаточно для сварки обычных металлов. Методом термита ремонтируют крупную бытовую технику, рельсы и соединяют провода в линиях электропередач.
Термомеханический класс сварки
Комбинированные типы соединяют небольшие детали, когда другие методы не позволяют получить качественный сварной шов. Категория термомеханической сварки включает следующие методы сварки:
- Ковка
- Контакт,
- диффузионная сварка.
Кузнечная
Этот метод использовался для соединения железных деталей задолго до изобретения современных методов сварки. Заготовки нагреваются в печи, кладутся друг на друга и соединяются ковкой. Машинная подформа, при которой детали сжимаются вместе, называется сваркой давлением.
Качество соединения зависит от навыков мастера. Список металлов, которые можно сваривать этим методом, ограничен металлами с хорошей пластичностью. Из-за низкой производительности и надежности соединений сварка кованого железа применяется редко.
Контактная
Металл нагревается путем пропускания тока через место контакта заготовок, а затем прижимается или поднимается. Этот вид сварки легко автоматизировать, поэтому он часто используется в машиностроении в составе роботизированных сварочных систем.
В зависимости от области применения контактная сварка выполняется следующим образом:
- Точечная сварка путем зажатия деталей между электродами. После подачи тока в точке давления образуется сварочная точка.
- Сварка путем нагрева всей контактной поверхности.
- Высокое тиснение с выступами (рельефами) на соединяемых поверхностях. После подачи тока тиснение деформируется, а поверхность сплющивается.
- Шовная сварка, при которой детали накладываются друг на друга с помощью роликовых электродов.
Диффузионная
Технология основана на взаимопроникновении (диффузии) атомов материалов при их тесном прижатии друг к другу. При нагревании скорость обмена частицами увеличивается. Сварка происходит в вакуумной камере или в среде инертного газа. Детали спрессовываются вместе с усилием не менее 20 МПа, а поверхностные слои нагреваются электрическим током до температуры, близкой к температуре плавления. Детали остаются в таком положении в течение короткого времени без прерывания тока.
Механический класс сварки
В этих процессах сварки используется энергия трения, энергия взрыва, давление и ультразвук. Они выделяют достаточно тепла, чтобы расплавить материал.
Трением
Эта технология входит в список перспективных разработок. Одна из соединяемых частей неподвижна, а другая, прижатая к ней, вращается. Подробная классификация сварки трением с перемешиванием включает следующие подтипы:
- Сварка трением с перемешиванием выполняется на оборудовании, оснащенном вращающимся инструментом с двумя элементами — основанием (плечом) и концом (штифтом). Соединение производится путем экструзии и последующего перемешивания.
- Радиальное соединение выполняется путем размещения вращающегося кольца между концами.
- Штифтовое соединение используется для закрытия небольших сквозных отверстий. В месте расположения отверстия просверливается круглое отверстие, в которое вставляется вращающийся штифт из того же металла, что и основной штифт.
- Линейный выполнен без вращения. Детали трутся друг о друга, пока поверхности не начнут плавиться, после чего усилие сжатия увеличивается.
- При инерционной сварке заготовки перемещаются за счет энергии предварительно нагруженного маховика.
Холодная
Технология основана на принципе сжатия заготовок путем штамповки с усилием 1-3 ГПа. Точечная сварка выполняется прутками, а шовная сварка — роликами. Пуансон вдавливается в заготовку до появления пластической деформации, что способствует появлению разрезанных швов и образованию соединения между заготовками. Сварка осуществляется простым прессованием или сваркой с нажимом. Прочность соединения зависит от качества подготовки стыка, степени сжатия и типа воздействия (вибрация или статика).
При соединении звеньев деформация ограничивается размером деталей, выступающих из зажимов. Чтобы избежать деформации листов во время наложения, листы удерживаются вместе. После пластической деформации металл становится тверже, поэтому прочность сварного шва выше, чем прочность отдельных частей.
Холодное соединение используется для алюминия, меди, цинка, серебра и других металлов с низкой температурой плавления.
Взрывом
Для сварки таким способом установите подвижную (бросающую) деталь над неподвижной деталью под углом 3 — 10 ⁰ или параллельно с зазором 2 — 10 мм. На верхнюю пластину укладывается ровный слой взрывчатого вещества с детонатором. Поверхность подвижной части больше, чем поверхность нижней части, чтобы предотвратить вытекание металла через боковые стороны.
После взрыва движущаяся часть с большой скоростью ударяется ударной волной о нижнюю плиту. В точке контакта создается давление, значительно превышающее прочность металла, так что материал начинает течь, как жидкость. В результате поверхности деформируются одновременно, и образуется связь. Продолжительность процесса составляет не более миллионной доли секунды, поэтому диффузия происходит только в поверхностных слоях.
Хотя детальная процедура этого процесса еще не разработана, сварка взрывом широко используется в промышленности для соединения разнородных материалов. Он используется для изготовления биметаллических соединений, крупных узлов и деталей, а также для нанесения облицовочных слоев толщиной до 45 мм.
