Разнообразие видов сварки

Виды сварки и их общие характеристики

Главная / Проектирование стальных конструкций / Сварные соединения / Виды сварки и их общие характеристики

Наиболее распространенным видом соединений элементов стальных конструкций являются электросварные соединения. Различают ручную, автоматическую и полуавтоматическую электродуговую сварку.

Ручная электросварка

Электродуговая сварка основана на физическом явлении возникновения электрической дуги между стальным стержнем (электродом) и свариваемыми стальными деталями, которая расплавляет основной металл и металл электрода, образуя сварной шов, соединяющий отдельные детали в одно целое.

Схемы электросварки и сварочной дуги

Сварка голым электродом и незащищенной дугой приводит к образованию недоброкачественных швов, главным образом потому, что в шов попадает азот, образующий нитриды, вследствие чего шов становится хрупким, приобретает низкие механические показатели.

Для предохранения электрической дуги от соприкосновения с воздухом (путем образования защитной газовой среды) и для лучшей ионизации воздушного пространства на электроды наносят обмазку. Эта обмазка служит для образования в жидкой ванне металла шлака, способствующего раскислению и очищению металла, и шлаковой корочки, предохраняющей горячую поверхность шва от соприкосновения с воздухом.

Обратите внимание

Первоначально для обмазки использовали растворенный в жидком стекле мел (меловая, или ионизирующая обмазка), который наносился на электроды тонким слоем (тонко-обмазанные электроды).

Однако качество сварного шва оставалось невысоким. В результате были выработаны специальные качественные обмазки, которые наносятся на электродную проволоку толстым слоем, строго концентрически (толетообмазанные электроды). Эти качественные обмазки содержат дополнительно различные легирующие вещества, улучшающие механические показатели швов1.

В строительных сталях большое влияние на свариваемость оказывает количество углерода в металле. Для сварки сталей с содержанием углерода более 0,2% требуется применение электродов со специальными обмазками. Для сварки обычных строительных сталей с содержанием углерода менее 0,2% применяются обычные электроды с толстой (качественной) и реже с тонкой (меловой) обмазкой.

Ввиду большого разнообразия состава качественных обмазок типы электродов различают не по составу обмазок, а по результатам механических испытаний образцов наплавленного металла и сварного соединения, которые должны быть не менее значений, указанных в таблице.

Таблица Механические свойства образцов сварных соединений и наплавленного металла шва.

Из таблицы видно, как резко различаются механические характеристики швов, выполненных электродами Э34 и Э42, в особенности в отношении пластичности, характеризуемой относительным удлинением. Поэтому применение электродов типа Э34 в ответственных конструкциях и деталях исключается.

На прочность сварных соединений существенно влияет структура шва, а также встречающиеся в нем неметаллические включения (шлаковины или мелкие газовые пузыри, появляющиеся при остывании шва). Наличие внутренних микропор создает объемную концентрацию напряжений, увеличивая хрупкость шва.

Во время остывания расплавленной стали шва происходит кристаллизация.

Кристаллы растут, вытягиваясь в одном направлении, причем в местах встречи кристаллов иногда концентрируются неметаллические включения, образуя плоскости слабины.

На фигуре, а показан микрошлиф сварного шва, где видны отдельные слои наложения, а также небольшая трещина в корне шва, проходящая по плоскости слабины и соединяющая два небольших шлаковых включения.

Появление трещин внутри шва — недопустимо.

Трещины в швах

Трещины в швах:

Важно

а — микрошлиф корня шва (х4) с трещиной между шлаковинами; б — горячая трещина в металле шва (общий вид);

в — то же, макрошлиф.

Различают горячие и холодные трещины.

Считается, что горячие трещины иногда возникают при остывании шва в температурном интервале 1000 — 1350° и связаны с наличием межкристаллических прослоек, содержащих такие химические примеси, которые имеют иную температуру затвердевания, чем сталь. Холодные трещины являются большей частью результатом растягивающих напряжений в швах от усадки.

Если разрезать сварной шов, отшлифовать и подвергнуть его изучению под микроскопом, то можно проследить за изменением его структуры. На фигуре показана структура сварного шва и распределение температур по сечению шва.

Здесь можно выделить три зоны: I — зона основного металла; II — переходная зона; III — зона наплавленного металла.

Структура сварного шва

Зоной основного металла считается та его часть, которая нагревается не выше критической температуры (t = 723°). Металл, нагретый ниже этой температуры, не претерпевает изменений и сохраняет свои механические свойства.

Переходная (околошовная) зона, или зона термического влияния, расположена между основным и наплавленным металлом. В этой зоне во время сварки наблюдается (резкое изменение температуры от 1500° (температура плавления) до 723°. Структура металла в этой зоне неравномерна.

На участке с температурой более 1000 — 1100° происходит рост кристаллов, получается грубая крупнозернистая структура, результатом чего является снижение механических качеств. Переходный участок является самым слабым местом шва.

Проникновение наплавленного металла в основной называется проваром:
чем глубже провар, тем лучше шов. Обычно глубина провара составляет 1,5 — 2 мм.

Особенно существенное значение имеет глубокий провар в корне угловых швов конструкций, подвергающихся переменным нагрузкам.

Наличие щели при обычном проваре корня шва и необработанной кромке создает резкое изменение формы, вследствие чего здесь иногда появляется концентрация напряжений. Такая щель может явиться местом возникновения мельчайших трещин, которые со временем, развиваясь от переменной нагрузки, могут привести к разрыву.

Сварка угловых швов

Сварка угловых швов:

а — наличие щели в соединении при необработанной кромке; б — глубокий провар при автоматической сварке;

в — сварка способом «глубокого провара».

Глубокий провар достигается либо при помощи автоматической сварки, либо так называемым способом сварки с «глубоким проваром» («короткая дуга»), сущность которого ясна из фигуре, в. Здесь электрод слегка опирается на конец обмазки, получается короткая дуга, закрытая чехольчиком обмазки, в связи с чем обеспечиваются более глубокий провар и лучшее качество шва.

Испытание наплавленного металла на загиб

Проверкой свариваемости и прочности сварного соединения, помимо испытания на растяжение, служит технологическая проба на загиб. Это испытание характеризует статическую вязкость соединения, которая пропорциональна углу загиба. Оно дает надежную и простую возможность выявить одновременно прочность и пластичность сварного шва.

1 В. М. Рыбаков и К. П. Вощанов, Технология ручной дуговой сварки, Машгиз, 1953.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Автоматическая и полуавтоматическая сварка

Принцип автоматической сварки заключается в том, что электрод подается к месту сварки автоматически при непрерывном разматывании бухты специальной электродной проволоки.

Совет

Электрод подается автоматической (сварочной) головкой, которая выполняет те же функции, что рука сварщика при ручной сварке.

Схема автоматической сварки под слоем флюса Вместо обмазки применяется сыпучий материал определенного химического состава (флюс), которым засыпается конец электрода….

Источник: https://www.ktovdome.ru/58/373_2/118/

Классификация способов сварки

Главная » Статьи » Профессионально о сварке » Основы сварки

Рекомендуем приобрести:

Современная промышленность располагает несколькими десятками видов и разновидностей способов сварки металлов, для изучения, оценки и определения рациональных областей применения которых целесообразно классифицировать их, разделив на две основные группы: 1) сварка давлением (пластическая); 2) сварка плавлением.

В первой группе весьма важную, доминирующую роль играет давление, прилагаемое к месту сварки, создающее пластическую деформацию и возбуждающее силы сцепления. Нагрев металла при этом играет хотя и важную, но всё же подчинённую роль; в ряде случаев сварка может быть осуществлена и без применения нагрева.

Во второй группе процесс сварки основан на расплавлении металла местным нагревом. Давление к месту сварки не прилагается, а если иногда и применяется, то играет второстепенную роль.

Группу способов сварки давлением можно, в свою очередь, разделить на три подгруппы, в зависимости от степени нагрева места сварки. Первая — холодная сварка давлением, при которой металл в зоне сварки остаётся всё время холодным, например сварка при нормальной комнатной температуре.

Вторая — сварка давлением без оплавления, при которой металл не доводится до расплавления, а лишь подогревается до температуры так называемого сварочного жара, при этом несколько снижаются механическая прочность, упругие свойства и повышается пластичность.

Процесс сварки давлением при этой температуре протекает успешно и даёт хорошие результаты. Понятие сварочный жар выработано практикой и является довольно неопределённым. Вообще говоря, любой металл или любая пара разнородных металлов при подходящих условиях (достаточном удельном давлении и пр.

) могут быть сварены и при комнатной температуре без всякого подогрева.

Переходя от принципиальной возможности сварки к достаточно удобным процессам сварки давлением, пригодным для промышленного использования, следует отметить, что подогрев металла значительно облегчает процесс сварки давлением и в большинстве случаев является практически необходимым. При этом, чем выше температура подогрева, тем лучше протекает процесс сварки, однако повышение температуры ограничивается различными дополнительными соображениями.

Обычно металл нагревают до так называемых сварочных температур, т. е. температур, лежащих лишь немного ниже температуры плавления металла.

Дальнейшее повышение температуры не допускается, так как начавшееся плавление металла может нарушить нормальный процесс сварки, ухудшить структуру металла и т. п.

Иногда температура нагрева ограничивается невозможностью дальнейшего её повышения при нагреве в разных горнах, печах и т. п.

Обратите внимание

Во многих случаях оказывается целесообразным усилить подогрев металла в зоне сварки до оплавления. При этом расплавленный металл в процессе осадки может полностью выдавливаться наружу из зоны сварки, и в соприкосновение войдут и будут свариваться слои металла, нагретые лишь до перехода в пластическое состояние.

В этом случае при последующем металлографическом исследовании в сварном соединении литого металла не обнаруживается. Иногда расплавленный металл удаляется из зоны сварки осадкой не полностью или совсем не удаляется, например при точечной контактной электросварке.

В этом случае при металлографическом исследовании сварного соединения обнаруживается литой металл.

Если при подогреве металл доводится до оплавления, то сварочный процесс называется сваркой давлением с оплавлением.

Группа способов сварки плавлением, в свою очередь, может быть разделена на две подгруппы: 1) сварка плавлением, характеризующаяся расплавлением основного металла и 2) пайка, основная особенность которой заключается в отсутствии плавления основного металла.

Соединение осуществляется за счёт расплавления легкоплавкого присадочного металла, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления основного металла.

Этот легкоплавкий металл называется припоем, а сам процесс — пайкой, которую можно считать разновидностью сварки плавлением. Однако провести резкую границу между собственно сваркой плавлением и пайкой, в особенности для цветных металлов, не всегда возможно.

На основании приведённых определений можно дать краткую характеристику процессам сварки давлением и сварки плавлением и отметить их некоторые особенности.

Процесс сварки давлением с нагревом слагается из двух операций:

  1. нагрева соединяемых частей в зоне сварки соответствующим источником тепла до необходимой температуры,  чтобы на поверхностях соединения была достигнута температура сварочного жара;
  2. осадки, состоящей в том, что к соединяемым частям прилагается  давление,  вызывающее  значительную   пластическую  деформацию нагретого металла, течение которого вдоль поверхности раздела возбуждает силы сцепления и производит сращивание соединяемых частей в одно целое. Выдавливаемый нагретый металл при этом образует утолщение в зоне сварки.

Выполнение сварки давлением без оплавления не требует особенно высоких температур, поэтому свариваемые изделия могут нагреваться разнообразными источниками тепла.

Металл в зоне сварки не расплавляется, поэтому его химический состав и структура остаются практически неизменными или меняются сравнительно мало, вследствие чего в сварном соединении более или менее сохраняются первоначальные механические свойства основного металла.

В благоприятных случаях сварка давлением может дать совершенно однородный металл в зоне сварного соединения и место сварки не может быть обнаружено металлографическим исследованием; металл зоны сварки не отличается от основного металла по химическому составу, структуре и механическим свойствам.

Соединяемые поверхности должны быть тщательно очищены перед сваркой, так как отсутствие плавления металла затрудняет удаление загрязнений из зоны сварки, в результате чего в процессе осадки часть загрязнений остаётся в сварном соединении и снижает его механические свойства. Иногда целесообразно применять флюсы, переводящие тугоплавкие окислы на поверхности свариваемых металлов в легкоплавкие шлаки, легче удаляемые в жидком виде из зоны сварки в процессе осадки.

Процесс сварки плавлением осуществляется следующим образом. Соединяемые части собираются в нужном положении, к месту соединения подводится достаточной мощности источник тепла с высокой температурой, расплавляющий металл обеих соединяемых частей.

Расплавленный металл свариваемых деталей самопроизвольно, без внешних механических воздействий, сливается в общую сварочную ванну. По удалении источника тепла сварочная ванна, охлаждаясь, быстро затвердевает, а наплавленный металл прочно соединяет обе детали в одно целое.

Расплавленный металл сварочной ванны весьма интенсивно отдаёт тепло в массу изделия вследствие высокой теплопроводности металлов, поэтому для образования сварочной ванны необходимых размеров требуется источник тепла не только достаточной мощности, но и весьма высокой температуры.

Опыт показывает, что для сварки плавлением таких металлов, как сталь, медь, чугун средних толщин, источник тепла должен иметь температуру не менее 3000°; при меньших температурах сварка если и возможна, то даёт посредственные результаты и экономически  невыгодна  вследствие  низкой производительности.

Такие высокие температуры в промышленном масштабе научились получать относительно недавно (около 70 лет назад), поэтому все виды и разновидности сварки плавлением являются сравнительно новыми.

В расплавленной ванне различные загрязнения, бывшие на поверхности металла (окислы, грязь и т. п.), имеют возможность всплыть на поверхность ванны и перейти в шлак, поэтому при сварке плавлением требования, предъявляемые к чистоте поверхности металла, могут быть меньше, чем при сварке давлением.

Процесс плавления металла и воздействие на ванну очень высокой температуры источника нагрева вызывают резкое изменение химического состава, структуры и механических свойств металла сварного шва, по сравнению с основным металлом.

Читайте также:  Сварка металлической беседки

Первоначальные свойства металла сварного соединения, сохраняющиеся при сварке давлением, в этом случае не сохраняются. Испаряются и выгорают составные части металла, поглощаются ванной газы из окружающей атмосферы, в результате чего затвердевший металл ванны получает совершенно иные состав и структуру.

Важно

Изменение механических свойств часто проявляется в резком снижении пластичности металла.

Для устранения неблагоприятных последствий плавления металла и воздействия на него высоких температур часто прибегают к улучшению  металла  шва,   вводя   в   ванну  различные  присадки.

После открытия способов сварки плавлением в конце прошлого столетия особое внимание техников того времени привлекало то, что сварка плавлением выполнялась за одну операцию — нагрев; приложения же давления, т. е.

операции осадки, не требовалось. Привычные старые способы сварки давлением требовали двух отдельных операций — нагрева, а затем приложения давления в процессе осадки.

Основное значение при этом справедливо приписывалось осадке.

Чтобы подчеркнуть главную отличительную особенность сварки плавлением, её назвали автогенной сваркой. Слово автогенная образовано из греческих корней авто и ген и может быть переведено как самовозникающая.

В дальнейшем это слово в разговорной речи стало преимущественно применяться для обозначения лишь одного вида сварки плавлением, именно газовой сварки, и отсюда постепенно образовался своеобразный технически безграмотный разговорный жаргон с выражениями вроде «он варит автогеном», «автогенная резка» и т. п.

Поэтому в настоящее время термин «автогенная сварка» не рекомендуется применять в технической литературе.

Приведённая     на фиг. 1 классификация способов сварки недостаточно удобна для дальнейшего развития и деталировки.

Совет

Для практических целей гораздо удобнее другая система классификации, в основу которой положен способ  нагрева  металла  при  сварке.

   Классификацию по способу нагрева можно сильно детализировать, охватив все виды и разновидности сварки, имеющие промышленное значение, если вместе со способами нагрева при классификации принять во внимание и некоторые другие признаки.

Основная схема классификации видов сварки по способу нагрева металла показана на фиг. 2. В основу классификации положен вид энергии, используемой для нагрева металла в процессе сварки.

Соответственно этому все виды сварки разбиваются на четыре группы:

  1. химическая — нагрев   производится   за   счёт   химических   реакций:
  2. электрическая — нагрев производится электрической энергией;
  3. механическая — нагрев   производится   за   счёт   механической работы, например работы сил трения;
  4. холодная — нагрева   не  производится  совсем.

Если в дальнейшем найдут применение другие виды энергии, например лучистая или световая, то могут быть соответственно выделены новые группы способов сварки.

В группе химических способов важнейшей будет реакция сжигания твёрдого, жидкого или газообразного горючего в воздухе или технически чистом кислороде. К группе химических способов может быть отнесена горновая сварка, когда нагрев места сварки осуществляется в разного рода печах и горнах.

Сюда же относится подгруппа многочисленных способов и разновидностей газовой сварки, где нагрев производится сжиганием горючего газа в особых сварочных горелках.

К группе химических способов принадлежит со всеми разновидностями термитная сварка, при которой источником тепла служит порошкообразная горячая смесь — термит, состоящая из частиц металла, например алюминия или магния, с большой теплотой сгорания и окислов металла с меньшей теплотой сгорания, например железной окалины.

Использование электрической энергии для нагрева создало весьма обширную и разнообразную группу электрических способов сварки или электросварки, являющихся наиболее важным видом сварки  металлов  в  современной  промышленности.

Электрическая сварка разделяется на две большие подгруппы: 1) дуговая электросварка, при которой нагрев производится электрическим дуговым разрядом, и 2) контактная электросварка, когда нагрев производится джоулевым теплом тока, протекающего по металлу.

Объём применения и промышленное значение отдельных способов сварки различны. Из химических способов наибольшее практическое значение имеет газовая сварка, а из видов газовой сварки — ацетилено-кислородная, применяющаяся почти во всех отраслях промышленности.

Горновая или кузнечная сварка, являющаяся древнейшим способом, известным с незапамятных времён, заменяется в настоящее время во многих отраслях промышленности более производительными и совершенными способами сварки. Термитная сварка имеет сравнительно ограниченный круг применения.

Обратите внимание

В нашей практике до недавнего времени этот метод применялся почти исключительно для сварки рельсовых стыков, преимущественно трамвайных.

С появлением нового, магниевого термита появилась новая, довольно значительная область применения термитной сварки — соединение стальных проводов линий телеграфной и телефонной связи.

Наиболее важным видом сварки для большинства отраслей промышленности является электрическая дуговая сварка.

Этот метод, основанный на расплавлении металла электрическим дуговым разрядом, занимает в настоящее время первое место в нашей промышленности по числу действующих установок, занятых рабочих, объёму и стоимости выпускаемой продукции.

Этот способ в последнее время в значительной степени механизирован и автоматизирован, всё большее значение начинает получать автоматическая дуговая электросварка.

Способ дуговой электросварки весьма универсален и применим к изделиям самых разнообразных форм и размеров, но особенно выгоден он для изделий крупных размеров. Чем крупнее размеры изделия и больше толщина металла, тем выше преимущества дуговой электросварки перед другими возможными методами сварки.

Электрическая контактная сварка, после дуговой и газовой, по своему промышленному значению является в настоящее время третьим способом сварки, быстро прогрессирующим и развивающимся.

Развитие контактной сварки, требующей значительных электрических мощностей, тесно связано с усилением электрификации промышленности и переходом на массовое производство, так паи этот метод сварки, по существу, является наиболее приспособленным к массовому производству однотипных изделий.

Процесс контактной сварки значительно механизирован и легко поддаётся полной автоматизации. Характерная особенность контактной сварки заключается в применении сравнительно Сложных специализированных машин, предназначенных для выполнения определённой операции.

Источник: Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов

Источник: https://www.autowelding.ru/publ/1/1/klassifikacija_sposobov_svarki/3-1-0-6

Как виды сварки влияют на качество технологического процесса

При необходимости создать прочное соединение отдельных частей конструкции на атомном уровне, используют определённый вид сварки. Технология создания неразъёмных швов заключается в образовании атомной связи.

Чтобы обеспечить процесс соединения, выполняются два этапа работ:

  • сближение свариваемых поверхностей на такое расстояние, чтобы начали действовать силы межатомного взаимодействия. Чтобы это стало возможно, необходимо удалить жировые плёнки, окислы, слои примесных атомов, выпадающих в результате абсорбирования. Удаление этих загрязнителей и создание условий для сближения происходит при расплавлении поверхностей или пластической деформации из-за давления;
  • соединение происходит, в зависимости от вида вещества, за счёт образования одного из видов химической связи: атомной металлической, ковалентной, ионной.

С точки зрения физики, протекают процессы, не меняющие химический состав исходного материала, и являющиеся колебаниями и деформацией кристаллической решётки, кристаллизацией металла, диффузией поверхностных слоёв. Этим явлениям способствует прохождение электрического тока через вещество и плавление электродов.

В результате химических реакций изменяется остав сварного шва по сравнению с исходными материалами, и образуются оксиды, шлаки.

Подходы к классификации

Эти процессы создаются различными формами энергии, которые и определяют три основных класса, разделяемые на отдельные виды сварки:

  • термический класс, который не требует давления, но для него необходим источник высокой температуры. Для получения такого тепла используют сварочную дугу, газую горелку или другой источник энергии. В зависимости от источника тепловой энергии различают такие виды: газовую, электрошлаковую, индукционную, электроннолучевую, лазерную, плазменную, дуговую;
  • механический класс, протекающий под давлением, приводящем к деформации вещества и приобретению им свойства текучести. Загрязнённые слои растекаются и образуется линия соприкосновения чистого вещества, которому ничего не мешает вступить в химическую связь. Различают такие виды сварки этого класса: холодная, трением, ультразвуковая, взрывом, вакуумным схватыванием
  • термомеханический класс соединяет давление и тепловое воздействие. Это достигается при таких способах соединения: диффузном, газопрессовом, индукционном с давлением, дуго-прессовым.

Кроме вида используемой энергии, классифицируют сварку по виду защиты и условиям проведения работ.

Некоторые виды сварочных процессов отличаются повышенной опасностью, тогда их проводят в особых условиях, например, под флюсом, в среде защитных газов. В качестве защитной среды используют активные и инертные газы.

В некоторых случаях может применять смесь этих газов: аргоново-углекислая среда, аргоново-кислородная смесь.

Так же важно учитывать, что сварочные работы в некоторых случаях должны быть непрерывными. Различные производственные процессы позволяют применять автоматические и полуавтоматические сварочные автоматы, но часто эффективно и экономически выгодно использование ручной или механизированной сварки.

Виды электродуговой сварки

Учитывая разнообразие того, какие виды сварок существуют, необходимо рассмотреть самые распространённые варианты. Наиболее известной и часто используемой считается электродуговая.

Электрическая дуга — это процесс протекания электрического тока в ионизированных газах. Чтобы получить устойчивой дуговой разряд, электрод накоротко замыкают на заготовку, что приводит к разогреву как самого электрода, так и свариваемого вещества.

Затем отводят электрод на некоторое расстояние. В этом пространстве и ионизируется газ или пары металла.

Через сильно ионизированный газ начинает протекать электрический ток, за чёт эмиссии электронов с электрода, и устанавливается электрическая дуга между ним и металлической заготовкой.

Основные способы дуговой сварки:

  • с использованием неплавящихся электродов. В этом случае сплавляются основные металлы, и в процессе не участвует присадочный материал. В качестве вещества электродов используется графит и вольфрам;
  • с применением плавящихся электродов, которые добавляют металл к основным;
  • сварка косвенной или трёхфазной дугой. Они различаются по месту расположения дуги.

Выделяют такие виды электродуговой сварки:

  • ручная, которая проводится штучными электродами покрытыми обмазкой. Может протекать под действием постоянного и переменного тока. На качество сварки в конкретном случае влияет покрытие, которое расплавляется и обволакивает место сварки облаком. Облако играет роль защиты от воздуха;
  • в среде инертного газа неплавящимся электродом. Иногда используются присадки из металлических полос, которые добавляются в качестве легирующего материала в сварной шов. Наидолее часто этот вид сварки применяют при необходиости соединить различные виды стали, медь, титан и магний, а так же тонкие листы других металлов;
  • в среде газов плавящимся непрерывным электродом. Непрерывный электрод – проволока, которая постоянно поступает в зону сварочных работ и плавящаяся под тепловым действием электрического тока. Этот способ имеет высокую производительность;
  • под флюсом и электрошлаковая. В качестве флюса применяется порошок, который является защитой и влияет на свойства сварного шва. Флюс может использоваться и при использовании присадочных деталей. В этом случае он является источником шлака;
  • под струёй плазмы из плазматрона. Источником плазмы может быть ионизированный газ между электродом и металлом.

Другие варианты организации сварочных работ

Среди механического класса сварки, можно выделить соединение взрывом и ультразвуком. Взрыв делает возможным получить сплошное соединение поверхностей разнородных металлов, их сплавов. Площадь такого соединения достаточно большая, а толщина имеет широкий диапазон – от 0,1 мм до 30 мм. Он имеет высокую производительность как временную, так и по объёмам.

Ультразвук вызывает колебания верхних слоёв вещества, что приводит к его пластификации и дальнейшей диффузии. Наиболее часто применяют для соединения полимеров.

При более детальном рассмотрении вопроса, какие виды сварки бывают, определяют, что наиболее производительным является термомеханический класс как универсальный вариант.

Важно

В этом классе, как тот, что даёт высокое качество и надёжность сварных швов, считается контактный вид. Его часто применяют за экологичность процесса.

Давление и нагрев без доведения материала до состояния плавления – диффузная сварка. Он позволят получить монолитное сварное соединение. Важно то, что с её помощью соединяются металлы с неметаллами.

Источник: http://stroitel5.ru/kak-vidy-svarki-vliyayut-na-kachestvo-tekhnologicheskogo-processa.html

Виды сварки

Сварочные трансформаторы предназначены для создания устойчивой электрической дуги, поэтому они должны иметь требуемую внешнюю характеристику. Как правило, это падающая характеристика, так как сварочные трансформаторы используются для ручной дуговой сварки и сварки под флюсом.

Промышленный переменный ток на территории России имеет частоту 50 периодов в секунду (50 Гц).

Сварочные трансформаторы служат для преобразования высокого напряжения электрической сети (220 или 380 В) в низкое напряжение вторичной электрической цепи до требуемого для сварки уровня, определяемого условиями для возбуждения и стабильного горения сварочной дуги.

Вторичное напряжение сварочного трансформатора при холостом ходе (без нагрузки в сварочной цепи) составляет 60—75 В. При сварке на малых токах (60—100 А) для устойчивого горения дуги желательно иметь напряжение холостого хода 70 — 80 В.

Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием. На рис. 1 приводится принципиальная схема трансформатора с отдельным дросселем. Комплект источников питания состоит из понижающего трансформатора и дросселя (регулятора реактивной катушки).

Рис. 1. Принципиальная схема трансформатора с отдельным дросселем (сварочный ток регулируется изменением воздушного зазора)

Понижающий трансформатор, основой которого является магнитопровод 3 (сердечник), изготовлен из большого количества тонких пластин (толщиной 0,5 мм) трансформаторной стали, стянутых между собой шпильками. На магнитопроводе 3 имеются первичная 1 и вторичная 2 (понижающая) обмотки из медного или алюминиевого провода.

Дроссель состоит из магнитопровода 4, набранного из листов трансформаторной стали, на котором расположены витки медного или алюминиевого провода 5, рассчитанного на прохождение сварочного тока максимальной величины. На магнитопроводе 4 имеется подвижная часть б, которую можно перемещать с помощью винта, вращаемого рукояткой 7.

Первичная обмотка 1 трансформатора подключается в сеть переменного тока напряжением 220 или 380 В.

Переменный ток высокого напряжения, проходя по обмотке 1, создаст действующее вдоль магнитопровода переменное магнитное поле, под действием которого во вторичной обмотке 2 индуктируется переменный ток низкого напряжения. Обмотку дросселя 5 включают в сварочную цепь последовательно со вторичной обмоткой трансформатора.

Совет

Величину сварочного тока регулируют путем изменения воздушного зазора а между подвижной и неподвижной частями магнитопровода 4 (рис. 1).

Читайте также:  Процесс сварки оптических волокон

При увеличении воздушного зазора а магнитное сопротивление магнитопровода увеличивается, магнитный поток соответственно уменьшается, а следовательно, уменьшается индуктивное сопротивление катушки и увеличивается сварочный ток.

При полном отсутствии воздушного зазора а дроссель можно рассматривать как катушку на железном сердечнике; в этом случае величина тока будет минимальной.

Следовательно, для получения большей величины тока воздушный зазор нужно увеличить (рукоятку на дросселе вращать по часовой стрелке), а для получения меньшей величины тока — зазор уменьшить (рукоятку вращать против часовой стрелки). Регулирование сварочного тока рассмотренным способом позволяет настраивать режим сварки плавно и с достаточной точностью.

Современные сварочные трансформаторы типа ТД, ТС, ТСК, СТШ и другие выпускаются в однокорпусном исполнении.

Рис. 2. Принципиальная электрическая и конструктивная схема трансформатора типа СТН в однокорпусном исполнении (а) и его магнитная схема (б). 1 — первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка; 3 — реактивная обмотка; 4 — подвижной пакет магнитопровода; 5 — винтовой механизм с рукояткой; 6 — магнитопровод регулятора; 7 — магнитопровод трансформатора; 8 — электродержатель; 9 — свариваемое изделие

В 1924 г. академиком В. П. Никитиным была предложена система сварочных трансформаторов типа СТН, состоящих из трансформатора и встроенного дросселя. Принципиальная электрическая и конструктивная схема трансформаторов типа СТН в однокорпусном исполнении, а также магнитная система показаны на рис. 2.

Сердечник такого трансформатора, изготовленный из тонколистовой трансформаторной стали, состоит из двух, связанных общим ярмом сердечников,— основного и вспомогательного.

Обмотки трансформатора изготовлены в виде двух катушек, каждая из которых состоит из двух слоев первичной обмотки 1, выполненных из изолированного провода, и двух наружных слоев вторичной обмотки 2, выполненных из неизолированной шинной меди. Катушки дросселя пропитаны теплостойким лаком и имеют асбестовые прокладки.

Обратите внимание

Обмотки трансформаторов типа СТН изготовляют из медного или алюминиевого проводов с выводами, армированными медью. Величину сварочного тока регулируют с по­мощью подвижного пакета магнитопровода 4, путем изменения воздушного зазора а винтовым механизмом с рукояткой 5.

Увеличение воздушного зазора при вращении рукоятки 5 по часовой стрелке вызывает, как и в трансформаторах типа СТЭ с отдельным дросселем, уменьшение магнитного потока в магнитопроводе 6 и увеличение сварочного тока.

При уменьшении воздушного зазора повышается индуктивное сопротивление реактивной обмотки дросселя, а величина сварочного тока уменьшается.

ВНИИЭСО разработаны трансформаторы этой системы СТН-500-П и СТН-700-И с алюминиевыми обмотками. Кроме того, на базе этих трансформаторов разработаны трансфор­маторы ТСОК-500 и ТСОК-700 со встроенными конденсаторами, подключенными к первичной обмотке трансформатора. Конденсаторы компенсируют реактивную мощность и обеспечивают повышение коэффициента мощности сварочного трансформатора до 0,87.

Однокорпусные трансформаторы СТН более компактны, масса их меньше, чем у трансформаторов типа СТЭ с отдельным дросселем, а мощность одинакова.

Трансформаторы с подвижными обмотками с увеличенным магнитным рассеянием. Трансформаторы с подвижными обмотками (к ним относятся сварочные трансформаторы типа ТС, ТСК и ТД) получили в настоящее время широкое применение при ручной дуговой сварке. Они имеют повышенную индуктивность рассеяния и выполняются однофазными, стержневого типа, в однокорпусном исполнении.

Катушки первичной обмотки такого трансформатора неподвижные и закреплены у нижнего ярма, катушки вторичной обмотки подвижные. Величину сварочного тока регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками.

Наибольшая величина сварочного тока достигается при сближении катушек, наименьшая — при удалении. С ходовым винтом 5 связан указатель примерной величины сварочного тока. Точность показаний шкалы составляет 7,5 % от значения максимального тока.

Важно

Отклонения величины тока зависят от подводимого напряжения и длины сварочной дуги. Для более точного замера сварочного тока должен применяться амперметр.

Рис. 3. Сварочные трансформаторы: а — конструктивная схема трансформатора ТСК-500; б — электрическая схема трансформатора ТСК-500: 1 — сетевые зажимы для проводов; 2 — сердечник (магнитопровод); 3 — рукоятка регулирования тока; 4 — зажимы для подсоединения сварочных проводов; 5 — ходовой винт; 6 — катушка вторичной обмотки; 7 — катушка первичной обмотки; 8 — компенсирующий конденсатор; в — параллельное; г — последовательное соединение обмоток трансформатора ТД-500; ОП — первичная обмотка; ОВ — вторичная обмотка; ПД — переключатель диапазона токов;  С — защитный фильтр от радиопомех.  Рис.4 Портативный сварочный аппарат

На рис. 3-а,б показаны принципиальная электрическая и конструктивная схемы трансформатора ТСК-500.

При повороте рукоятки 3 трансформатора по часовой стрелке катушки обмоток 6 и 7 сближаются, вследствие чего магнитное рассеяние и вызываемое им индуктивное сопротивление обмоток уменьшаются, а величина сварочного тока увеличивается.

При повороте рукоятки против часовой стрелки катушки вторичной обмотки удаляются от катушек первичной обмотки, магнитное рассеяние увеличивается и величина сварочного тока уменьшается.

Трансформаторы снабжены емкостными фильтрами, предназначенными для снижения помех радиоприему, создаваемых при сварке. Трансформаторы типа ТСК отличаются от ТС наличием компенсирующих конденсаторов 8, обеспечивающих повышение коэффициента мощности (соs φ). На рис. 3, в показана принципиальная электрическая схема трансформатора ТД-500.

ТД-500 представляет собой понижающий трансформатор с повышенной индуктивностью рассеяния. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками.

Обмотки имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода.

Трансформатор работает на двух диапазонах: попарное параллельное соединение катушек обмоток дает диапазон больших токов, а последовательное — диапазон малых токов.

Последовательное соединение обмоток за счет отключения части витков первичной обмотки позволяет повысить напряжение холостого хода, что благоприятно отражается на горении дуги при сварке на малых токах.

При сближении обмоток уменьшается индуктивность рассеяния, что приводит к увеличению сварочного тока; при .

увеличении расстояния между обмотками увеличивается индуктивность рассеяния, а ток соответственно уменьшается.

Совет

Трансформатор ТД-500 имеет однокорпусное исполнение с естественной вентиляцией, дает падающие внешние характеристики и изготавливается только на одно напряжение сети — 220 или 380 В.

Трансформатор ТД-500 ~ однофазный стержневого типа состоит из следующих основных узлов: магнитопровода — сердечника, обмоток (первичной и вторичной), регулятора тока, переключателя диапазонов токов, токоуказательного механизма и кожуха.

Алюминиевые обмотки имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода. Катушки первичной обмотки неподвижно закреплены у нижнего ярма, а вторичной обмотки — подвижные.

Переключение диапазонов тока производят переключателем барабанного типа, рукоятка которого выведена на крышку трансформатора.

Величину отсчета тока производят по шкале, отградуированной соответственно на два диапазона токов при номинальном напряжении питающей сети.

Емкостной фильтр, состоящий из двух конденсаторов, служит для снижения помех радиоприемным устройствам.

Правила техники безопасности при эксплуатации сварочных трансформаторов. В процессе работы электросварщик постоянно обращается с электрическим током, поэтому все токоведущие части сварочной цепи должны быть надежно изолированы.

Ток величиной 0,1 А и выше опасен для жизни и может привести к трагическому исходу.

Обратите внимание

Опасность поражения электрическим током зависит от многих факторов и в первую очередь от сопротивления цепи, состояния организма человека, влажности и температуры окружающей атмосферы, напряжения между точками соприкосновения и от материала пола, на котором стоит человек.

Сварщик должен помнить, что первичная обмотка трансформатора  соединена   с   силовой   сетью   высокого напряжения, поэтому в случае пробоя изоляции это напряжение может быть и во вторичной цепи трансформатора, т. е. на электрододержателе.

Напряжение считается безопасным: в сухих помещениях до 36 В и в сырых до 12 В.

При сварке в закрытых сосудах, где повышается опасность поражения электрическим током, необходимо применять ограничители холостого хода трансформатора, специальную обувь, резиновые подстилки; сварка в таких случаях ведется под непрерывным контролем специального дежурного. Для снижения напряжения холостого хода существуют различные специальные устройства — ограничители холостого хода. 

Сварочные трансформаторы промышленного использования, как правило, подключают к трехфазной сети 380 В, что в бытовых условиях не всегда удобно. Как правило, подключение индивидуального участка к трехфазной сети хлопотно и дорого, и без особой нужды это не делают.

Для таких потребителей промышленность выпускает сварочные трансформаторы, рассчитанные на работу от однофазной сети с напряжением 220 — 240 В. Пример такого портативного сварочного аппарата приведен на рис.4.

Этот аппарат, обеспечивающий разогрев дуги до 4000°С, уменьшает обычное сетевое напряжение, одновременно повышая сварочный ток. Ток в установленном диапазоне регулируется с помощью ручки, смонтированной на передней панели аппарата.

В комплект аппарата входит сетевой кабель и два сварочных провода, один из которых соединен с электрододержателем, а второй — с заземляющим зажимом.

Обычно для домашних работ вполне подходят аппараты, вырабатывающие сварочный ток в 140 ампер при 20-процентном рабочем цикле. При выборе аппарата следует обращать внимание на то, чтобы регулировка сварочного тока была плавной.

Источник: http://build.novosibdom.ru/book/export/html/273

Классификация способов и видов сварки. Используемые материалы и оборудование в отдельных видах сварки

ЦЕНЫ на сварочные работы (прайс-лист) »

СТОИМОСТЬ резки металла »

Заказать сварочные работы »

Сварка представляет собой технологический процесс создания единого соединения свариваемых частей при помощи образования междуатомных взаимодействий в их среде, которое происходит при нагреве (общем или местном), пластическом деформировании или комбинации нагрева и деформирования. На сегодняшний день имеется большое разнообразие видов сварки (ориентировочно, около 100).

Существует классификация типов сварки по следующим признакам: техническим, физическим и технологическим.

Классификация по физическим признакам

По форме энергии существуют следующие классы сварки: механический класс сварки, термический класс и термомеханический.

Технология термической сварки подразумевает использование энергии тепла. К термической сварке относятся такие виды как аргоновая, плазменная, дуговая, газовая и иные виды сварки. К термомеханическому типу сварки относятся – диффузная и контактная сварки. При данных видах сварки применяются энергия тепла и давление.

Классификация сварки по техническим критериям

  • Во-первых, различают виды сварки в зависимости от неразрывности процесса. Сварка бывает непрерывной и прерывистой.
  • Во-вторых, по типу защиты металла в области проведения сварки. Сварка может проводиться в воздухе, под флюсом, в защитном газе, в вакууме, в пене и в комбинированной защите.
  • В-третьих, по типу защиты металла в области сварки — дифференцируют сварку в контролируемой атмосфере и сварку со струйной защитой.
  • В-четвертых, по уровню механизации — существуют ручной вид сварки, автоматизированный вид сварки, автоматическая сварка, механизированный вид сварки.

Для каждого типа сварки технологические признаки предусмотрены по отдельности. Далее, в статье будут обозначены широко-применяемые виды сварки и оборудование

Что является дуговой сваркой?

По определению это технологический процесс, при котором происходит плавление свариваемых частей, нагрев которых обеспечивается с помощью теплоты электрической дуги.

На производстве широко применяются несколько разновидностей дуговой сварки.

Осуществляется ручная дуговая сварка, способная осуществляться при помощи неплавящегося электрода или плавящимся электродом.

В случае проведения дуговой сварки металла при помощи неплавящегося электрода происходит следующее: кромки изделия, подверженные свариванию, соприкасаются. Как правило, используются графитовый или угольный электроды. Между электродом и получаемым изделием возбуждается дуга. В область дуги вводится присадочный материал.

Важно

Осуществляется нагревание кромок изделия и материала до плавления, после чего происходит образование ванночки расплавленного металла. Металл становится твердым и, тем самым, образуется сварной шов.

Данный вид сварки получил распространение при проведении сварочных работ цветных металлов, сплава цветных металлов, наваривании твердых сплавов.

Ручная дуговая сварка посредством плавящегося электрода

При данной разновидности сварки металлов применяется электрод. Такой метод используется в качестве основного при ручном виде сварки. Возбуждение электрической дуги происходит одинаково как и в случае сварки с неплавящимся электродом. В результате образуется ванная расплавленного металла, которая при последующем охлаждении представляет шов.

Дуговая сварка с применением защитного газа

При выполнении данного вида сварки используется плавящийся или неплавящийся (вольфрамовый) электрод. В случае применения последнего, сварные швы образуются с помощью металла расплавленных краев изделия. В область дуги также может подаваться присадочный материал.

При использовании плавящегося электрода в область дуги подают электродную проволоку, которая, впоследствии, подлежит расплавлению и также задействована в образовании сварочного шва. Струя защитного газа вытесняет воздух из области дуги, защищая шов, образовавшийся в ходе сварки, от разрушающего влияния газов.

Как происходит сварка металла под флюсом

Необходимо отметить, что существует два вида сварки под флюсом – автоматический вид и полуавтоматический. Оба вида сварки под флюсом осуществляются посредством механизации действий, выполняющимися работником в ручной сварке, а точнее — процессы перемещения электрода в области дуги и вдоль частей изделия, подлежащих сварке, становятся автоматизированными.

Как правило, при ручной сварке, этот процесс выполняется сварщиком при помощи рук. Напротив, в автоматической сварке все процессы механизированы.

Для защиты расплавленного металла используется специальный шлак, который образуется в ходе плавления флюса в области дуги.

Автоматический вид сварки несомненно превосходит ручной вид сварки по качеству получаемого сварного шва и производительности.

Электрошлаковая сварка

Принципом данного типа сварки следующий — плавлению подвергаются электрод и металлические кромки изделия, устанавливающиеся под углом 45 градусов, или вертикально. Ток, проникая в шлак, выделяет тепло, которое используется для плавления.

Функция шлака заключается в защите расплавленного металла от неблагоприятного воздействия воздуха. К изделиям, подвергающимся сварке, внизу при помощи ручной сварки устанавливается поддон. Между изделиями существуют зазоры, по сторонам которых фиксируются медные задвижки с водяным охлаждением. В процессе сварки используется флюс, который необходимо насыпать на поддон.

Электродные проволоки устанавливаются непосредственно над флюсом. Над флюсом, в области посреди поддона и электродами, приводится в возбуждение дуга. Электродная проволока подается в область горения дуги посредством технического приспособления. Дуга выбрасывает тепловую энергию.

Совет

В процессе, электродная проволока и флюс подлежат расплавлению, образуя металлическую и шлаковую ванны.

Читайте также:  Устройство и сборка своими руками инфракрасной паяльной станции

Далее, тепло образуется при помощи тока, проходящего через шлак. В соответствии с законом Ленца-Джоуля, ток имеет высокое сопротивление. Ванны шлака и жидкого металла накапливаются, механизмы подвода флюса и электродной проволоки, а также медные ползуны автоматически производят перемещение снизу вверх. Их скорость аналогична скорости увеличения уровня жидкого металла.

Отдельные виды сварки

В строительстве и на производстве всегда есть потребность в получении сварочных швов высокого качества и надежности, и поэтому в важных узлах интенсивно применяются огнеупорные, металлы (обладающие химической активностью) и их сплавы. Для этого нужны источники с высоким содержанием тепла и среда с низким уровнем кислорода, азота и водорода.

https://www.youtube.com/watch?v=bdbGlfpQbeU

Самыми известными и широко применяемыми видами являются – плазменная и электронно-лучевая сварки.

Принцип плазменной сварки заключается в применении плазмы. Плазма – это струя ионизированного газа, способная проводить ток и несущая в себе электрически заряженные частицы, а также защищать металл от воздуха. На энергию струи плазмы воздействуют такие факторы как, расход газа, напряжение, сварочный ток и иные. Напряжение генераторов питания должно превышать 120 В.

При проведении электронно-лучевой сварки используется кинетическая энергия потока электронов, обладающих высокой скоростью в вакуумном пространстве. Для проведения сварки используется катод, придающий ускорение электроду, магнитная линза. Также, необходимым условием является напряжение в диапазоне от 30 до 100 кВ.

Источник: https://alex-metal.ru/chto-ponimaetsya-pod-svarkoj-i-gde-primenyaetsya-svarochnoe-oborudovanie.html

Классификация видов сварки

Человечество очень многим обязано изобретателям сварки. Видов работ, где применяется данная технология, огромное множество: от машиностроения до строительства.

Если бы не сварка, то неизвестно, на каком этапе технологического развития находились бы лидеры промышленного производства, да и вообще весь мир.

Ведь не будь сварки, не было бы и крупных океанских сухогрузов и танкеров, не было бы цистерн для транспортировки наливных грузов и так далее.

С бурным развитием науки и технологий развивалась и сварка. И сегодня неразъемные соединения получают множеством всевозможных способов. Выбор конкретной технологии и оборудования зависит от множества факторов.

Существует огромное количество всевозможных способов осуществить соединение двух стальных изделий. Современные технологии позволяют надежно скреплять не только стальные и металлические материалы, но даже пластик.

Однако существует ряд видов сварки (газовой и не только), которые нашли широкое применение и используются чуть ли не повсеместно.

Критериями классификации сварки могут служить защитные среды, в которых осуществляется процесс плавления, степень механизации и автоматизации сварочных работ, по температурным параметрам соединяемых поверхностей и другие.

Обратите внимание

В соответствии с общепринятой классификацией видов сварки, все сварочные процессы можно поделить на сварку плавлением и сварку давлением. Каждая из этих двух больших групп включает целый ряд подгрупп.

Виды сварки плавлением следующие: электрошлаковая, газовая, индукционная, лазерная, дуговая (электрод может плавиться, а может и не плавиться) и ионно-плазменная. Каждый из перечисленных видов имеет свои преимущества и недостатки и имеет показания для применения в конкретной отрасли промышленности.

Виды сварки давлением: холодная и термомеханическая. К холодной сварке относится сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка взрывом и так называемое вакуумное схватывание. Термомеханическая в свою очередь включает в себя диффузионную сварку, прессовую сварку (газо- и дуго-), термитную под давлением, термокомпрессионную и контактную (стыковая, точечная, роликовая).

Каждый из перечисленных видов сварки металла имеет свои особенности. Опытный инженер в области сварочных технологий способен по виду сварного шва определить технологию, по которой он был произведен.

Соединение формируется исключительно за счет оплавление материала электрода со свариваемыми изделиями. При этом на изделие не оказывается давление извне. Источником тепловой энергии может быть электрический разряд (дуга), а также горение газа.

Соединяемые изделия частично оплавляются и образуют общий расплав. С понижением температуры возникает огромное количество центров кристаллизации и раствор затвердевает. Таким образом, изделия надежно соединяются в единую неразъемную конструкцию.

Данный вид сварки осуществляется за счет высокого давления, сообщаемого изделиям.

При этом за счет сил трения, возникающих в результате перемещения одной детали относительно другой, контактирующие поверхности разогреваются до очень высоких температур.

Активизируются диффузионные процессы, и атомы одного изделия начинают проникать в другое изделие, в результате чего образуется неразъемное сварное соединение.

Особенности сварки давлением

В последнее время данный вид сварки металла становится популярным. Главным образом благодаря своим широким возможностям. В частности, благодаря сварке давлением можно получить прочное соединение металла с пластиком. Да и вообще можно варить, казалось бы, совершенно несовместимые материалы (например, алюминий с медью и другие).

Это чрезвычайно высокотехнологичный вид сварки. Сварные соединения, полученные данным методом, являются довольно надежными и прочными.

Сварное соединение можно получить далеко не для каждой пары материалов. Предъявляются требования к химическому составу свариваемых изделий. Так, например, с ростом содержания углерода в качественных конструкционных сталях, способность к свариванию данного материала резко падает.

Важно

Считается, что хорошей свариваемостью обладают стали с содержанием углерода до 0,3 % включительно. Если данное условие не выполняется, то сварной шов будет иметь множество дефектов как внутри, так и снаружи.

Такое соединение будет иметь низкий комплект физических и механических свойств.

При сваривании изделий из углеродистой стали основной проблемой являются опускные и закалочные процессы, происходящие в зоне сварного шва. Также после сварки наблюдаются значительные остаточные деформации.

Чтобы минимизировать вероятность растрескивания поверхности сварного шва, технология предусматривает предварительный нагрев свариваемых изделий до температур от 100 до 300 градусов. Уменьшить степень деформации позволит замена одного прохода сварного шва на несколько проходов.

Для уменьшения остаточных напряжений и нормализации структуры рекомендуется производить средний отпуск изделий при температуре 300 градусов в течение нескольких часов.

Точное время, необходимое для сквозного прогрева изделий, должно вычисляться по специальной методике, и зависеть от массы и габаритов самого изделия, типов нагревательных элементов в самой печи.

Стали, содержащие 13 % и более хрома, хорошо противостоят коррозии в обычных атмосферных условиях. Также такие стали сохраняют высокие механические свойства при нагреве до высоких температур.

Материал очень ценный. Особенно широко применяется в химическом машиностроении и других отраслях промышленности, где очень важны коррозионная и жаростойкость.

Но высокохромистые стали, к сожалению, обладают плохой свариваемостью, так при охлаждении на воздухе в районе 1000 градусов, по границам зерен выпадает карбид хрома, что приводит к охрупчиванию материала в зоне сварного соединения.

Совет

Для борьбы с этим негативным явлением можно воспользоваться следующими приемами: модификация стали титаном, ванадием (эти элементы препятствуют диффузионной подвижности атомов хрома и удерживают их внутри зерна), отжиг изделия при высоких температурах (900 градусов) с целью выравнивания структуры стали по химсоставу, ускоренное охлаждение в области сварного шва.

Алюминий также относится к типу материалов с низким показателем свариваемости. Протеканию процессов препятствует тонкая оксидная пленка, которая мгновенно покрывает всю поверхность при контакте алюминия с воздухом. Поэтому такой вид сварки осуществляется исключительно под флюсом. Расплав флюса растворяет окисную пленку, препятствующую протеканию сварных процессов.

Ручная электродуговая сварка является, пожалуй, самым распространенным видом дуговой сварки. Одновременно данная технология является самой популярной и активно применяется во всех отраслях промышленности и народного хозяйства.

Сущность процесса сварки данным способом состоит в следующем. Свариваемые изделия подключаются к электросети и выступают анодом. Электрод является катодом. Когда электрод подводится на близкое расстояние к металлическому изделию, то воздух пробивает электрическая дуга. Это сопровождается выделением большого количества энергии (тепловой) и электрод начинает плавиться.

Зажигание дуги электрического разряда протекает следующим образом. Сначала сварщик быстрым и отточенным движением касается электродом заготовки, а затем отводит электрод на небольшое расстояние (не более 5 миллиметров) от металлической поверхности.

Высвобожденные электроны ускоряются в магнитном поле, и сталкиваясь с атомами газа в межэлектродном пространстве, инициируют отрыв электронов (вторичная эмиссия). Лавинообразный рост носителей заряда приводи к возникновению устойчивой электрической дуги.

Температура в месте входа разряда достигает шести тысяч градусов по Цельсию.

Сила тока может регулироваться в зависимости от толщины и материала электрода и составляет 2-3 тысячи Ампер при напряжении максиму 50 Вольт.

Обратите внимание

Столь выгодные условия протекания процесса вывели данную технологию в бесспорные фавориты и превратили ее в основной вид ручной дуговой сварки, используемый на производстве и в строительстве.

Как правило, используются электроды, покрытые специальным составом. Покрытие при нагреве выделяет газы, образующие защитную среду сварного шва. Также элементы покрытия легируют расплав, улучшая комплекс физико-механических свойств сварного шва.

Сварка под флюсом

Данная технология является основным видом сварки, применяемым на производстве при необходимости получать сварные швы идеального качества и большой длины. Даже самый опытный сварщик не способен варить ровные швы большой протяженностью.

Для защиты расплава от окислительного воздействия окружающей среды, на стык свариваемых изделий насыпается порошок специального состава (флюс). При нагреве до высоких температур, запускается процесс образования защитных газов, исключающих контакт металла, нагретого до высоких температур, с воздухом.

Защита флюсом позволяет применять более высокие токи по сравнению с ручной электродуговой сваркой, исключая возможность попадания на сварщика капель жидкого металла. Теоретические расчеты показали, что ток может быть увеличен до 8 раз. Таким образом, можно добиться впечатляющей производительности без ущерба качеству сварного шва.

При ручной сварке шов состоит, в основном, из расплава электрода. Шов, получаемый автоматической сваркой под флюсом, выглядит более презентабельно и состоит из материала электрода лишь на 1/3.

Весь остальной объем занимает оплавленный материал свариваемых изделий.

Таким образом, по сравнению со всеми видами ручной сварки, автоматическая сварка под флюсом является более экономичной (с точки зрения экономии расходных материалов) и чуть ли не в разы боле производительной.

Вместо электродов используется специальная проволока, смотанная в катушки. Стоимость проволоки значительно ниже стоимости электродов. Проволока разматывается по мере движения сварного автомата по линии сваривания и подается в зону резания специальным дозирующим устройством. По мере продвижения сварочного робота, сварной шов посыпается флюсом.

Особенности электрошлаковой сварки

Все другие виды сварки и их характеристики во многом уступают этой, возникшей сравнительно недавно, технологии. Сущность данного метода состоит в следующем. На свариваемые поверхности наносится слой шлака, предварительно нагретого до температуры выше значений, при которых происходит оплавление металла.

Поначалу процесс идет так же, как и при сварке под флюсом. Но когда образуется жидкая ванна из расплавленного шлака, то дуга гасится, а плавка кромок свариваемых изделий протекает за счет теплоты, которая выделяется при пропускании через изделия тока. Технология позволяет получать качественные и надежные соединения габаритных стальных изделий за очень короткие промежутки времени.

Важно

В ходе данного процесса поверхности изделий, которые необходимо соединить сваркой, должны располагаться в вертикальной плоскости. При этом не допускается плотный контакт поверхностей: необходимо оставить небольшой зазор, который заполняется шлаком.

К преимуществам электрошлаковой сварки можно отнести большую чистоту сварного шва по всевозможным включениям и микропорам и высокую производительность метода, возможность получать сварные швы любой конфигурации и пространственной формы. По заверениям специалистов в области сварки, скорость, по крайней мере, в 20 раз превышает скорость сварки под флюсом.

Особенности электронно-лучевой сварки

Поверхность стали разогревается за счет интенсивного бомбардирования электронами, испускаемыми мощной пушкой. Сварочные процессы происходят в откачной вакуумной камере, что положительно сказывается на качестве сварных швов.

Данная технология нашла применение при проведении прецизионных сварочных работ (например при производстве интегральных микросхем и т. д.) Пучок электронов можно фокусировать на невероятно малую площадь (до 1 микрона), что позволяет проводить сварку на микро- и даже нано- уровнях.

Плазменная сварка

Данный вид сварки, ввиду дороговизны оборудования и сложности реализации, применяется исключительно в научно-исследовательских целях. Гораздо большее распространение плазменные технологии получили в области термодиффузионного насыщения поверхностей металлов и сплавов.

Положительные заряды плазмы (ионизированного газа) ускоряются в магнитном поле и бомбардируют металлическую поверхность, разогревая ее до заданной температуры. Энергия ускорения иона в магнитном поле сопоставима с энергией, которой обладает частица при нагреве до 20 тысяч градусов. Низкотемпературная плазма вырабатывается специальным плазмотроном.

Для осуществления такой сварки необходимо разместить свариваемые листовые материалы внахлест, и прижать их двумя электродами с одной и с другой стороны. Сила прижима должна быть значительной, чтобы исключить дребезжание изделий.

Затем через электроды пропускается ток. Электрическое сопротивление стальных изделий приводит к тому, что поверхность под электродами разогревается за считанные доли секунды до температур оплавления стали.

Площадь сварной поверхности, как правило, равна площади электрических контактов.

Особенности холодной сварки

Данный вид сварки не требует разогрева поверхности и оплавления изделий. Холодая сварка осуществляется за счет деформаций в нормальных условиях, и даже в условиях минусовых температур.

Необходимо достичь возникновения металлической связи между атомами двух свариваемых изделий.

На качество сварного соединения в наибольшей степени влияет чистота поверхностей. Поэтому перед началом работ поверхности необходимо тщательно очистить от окислов и следов жира.

Совет

Процесс холодной сварки осуществляется в следующей последовательности: два металлических листа кладутся на приспособление, зачищенные участки поверхности необходимо поместить на оси пуансонов, пуансоны из износостойкой инструментальной стали сжимаются со значительным усилием, в результате чего образуется сварное соединение.

Источник: https://www.nastroy.net/post/klassifikatsiya-vidov-svarki

Ссылка на основную публикацию