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.

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.

Способы газовой сварки | Сварка и сварщик

Левый и правый способы газовой сварки

В практике различают два способа ручной газовой сварки: правый и левый.

Левым способом газовой сварки называется такой способ, при котором сварку ведут справа налево, сварочное пламя направляют на еще несваренные кромки металла, а присадочную проволоку перемещают впереди пламени. Левый способ наиболее распространен и применяется при сварке тонких и легкоплавких металлов. При левом способе сварки кромки основного металла предварительно подогревают, что обеспечивает хорошее перемешивание сварочной ванны. При этом способе сварщик хорошо видит свариваемый шов, поэтому внешний вид шва лучше, чем при правом способе.

Правым способом газовой сварки называется такой способ, когда сварку выполняют слева направо, сварочное пламя направляют на сваренный участок шва, а присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Мундштуком горелки при правом способе выполняют незначительные поперечные колебания. Так как при правом способе пламя направлено на сваренный шов, то обеспечивается лучшая защита сварочной ванны от кислорода и азота воздуха и замедленное охлаждение металла шва в процессе кристаллизации. Качество шва при правом способе выше, чем при левом. Теплота пламени рассеивается меньше, чем при левом способе. Поэтому при правом способе сварки угол разделки шва делается не 90°, а 60-70°, что уменьшает количество наплавляемого металла и коробление изделия.

а — левый, б — правый

Рисунок 1 — Способы газовой сварки

Правый способ экономичнее левого, производительность сварки при правом способе на 20-25% выше, а расход газов на 15-20% меньше, чем при левом. Правый способ целесообразно применять при сварке деталей толщиной более. 5 мм и при сварке металлов с большой теплопроводностью. При сварке металла толщиной до 3 мм более производителен левый способ.

Мощность сварочной горелки для стали при правом способе выбирается из расчета ацетилена 120-150 дм³/ч, а при левом — 100-130 дм³/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.

Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. При левом способе сварки диаметр присадочной проволоки d=S/2+1 мм, а при правом d-S/2 мм, где S — толщина свариваемого металла, мм.

Газовая сварка пламенем повышенной мощности

При этом способе газовой сварки горелка берется мощностью в два раза большей, чем при обычном способе сварки, и устанавливается пламя с избытком ацетилена на 7-10%. Кромки металла нагреваются только до начала оплавления. Газовая сварка стали производится следующим образом. Кромки нагреваются науглероживающим пламенем, вследствие чего верхний слой их обогащается углеродом и температура плавления металла понижается. При температуре 1200°С кромки начинают оплавляться (потеть). В это время в сварочный шов вводят присадочную проволоку, нагретую до плавления. Расплавленный металл проволоки растворяет науглероженный верхний слой основного металла и прочно соединяется с ним. Глубокое расплавление кромок производить нельзя, так как получится высокоуглеродистый хрупкий слой.

Диаметр проволоки берут больший, чем при обычной сварке. Скос кромок 60-70°С. Газовая сварка производится правым способом. Этот способ обеспечивает большую скорость сварки, но требует высокой квалификации сварщика.

2. Основные способы изготовления сварных конструкций сваркой плавлением

Технология ручной дуговой сварки. Ручную дуговую сварку выполняют покрытыми электродами, которые вручную подают в зону горения дуги и перемещают вдоль свариваемой детали. Электроды для ручной дуговой сварки представляют собой стержни с нанесенными на них покрытиями. Основные параметры режима ручной дуговой сварки: сила, род и полярность тока, диаметр электрода; напряжение на дуге (длина дуги) и скорость сварки.

По положению швов в пространстве различают следующие швы: нижние — на горизонтальной поверхности; вертикальные — на вертикальной поверхности; горизонтальные — по горизонтали на вертикальной поверхности; потолочные.

Технология автоматической и механизированной сварки под слоем флюса. При сварке под слоем флюса дуга горит в закрытой полости, защищенной от воздействия атмосферы эластичной оболочкой расплавленного флюса. Металл шва состоит на 2/3 из расплавленного основного металла и на 1/3 из расплавленного присадочного металла. При автоматической сварке возбуждение дуги, поддержание ее горения, подача электродной проволоки, перемещение дуги вдоль шва и заварка кратера в конце шва механизированы.

Дуговую сварку под флюсом выполняют сварочными автоматами: подвесными сварочными головками или самоходными тракторами, перемещающимися непосредственно по изделию.

При механизированной сварке под слоем флюса плавящимся электродом механизируется подача сварочной проволоки в зону дуги. Для этого служит подающий механизм — сварочная головка. Манипуляции дугой для поддержания заданного режима, придания шву нужной формы и перемещение дуги осуществляются рабочим.

Можно применять сплошную или порошковую проволоки.

Технология сварки в защитных газах. Сварка в среде защитных газов позволяет сваривать металлы и сплавы толщиной от десятых долей до десятков миллиметров. Этот способ характеризуется высокой степенью концентрации тепловой энергии источника теплоты, возможностью получения швов высокого качества при сварке коррозионно-стойких (нержавеющих) и жаропрочных сталей, цветных металлов и легких сплавов, высокой производительностью процесса за счет легкости автоматизации и механизации сварочных работ. К основным недостаткам способа относятся: интенсивное разбрызгивание металла, что приводит к засорению сопла сварочной грелки.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом является наиболее эффективным способом сварки любых конструкционных материалов, поскольку защитной средой является инертный газ. В качестве неплавящегося электрода используют вольфрамовые стержни с активирующими добавками оксидов иттрия или лантана.

Аргонодуговая сварка плавящимся элетродом применяют при сварке коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, легких и цветных металлов толщиной более 3 мм. Использование аргонодуговой сварки для сварки углеродистых и низколегированных сталей нецелесообразно.

Электрошлаковая сварка — плавление основного и присадочного металла осуществляется за счет теплоты, выделяемой при прохождении электрического тока через слой расплавленного флюса.

Слой флюса служит защитой от вредного воздействия окружающей среды и одновременно является средством металлургического воздействия на расплавленный металл.