Типы сварок по металлу

Сварочные работы по металлу – один из самых надежных способов соединения деталей и конструкций. Как технологический процесс сварка известна практически со времен, когда человек научился выплавлять металлы из руды и соединять части самородков драгоценных металлов. Если сделать краткий экскурс в историю, то виды сварки по хронологии будет размещены так:

• соединение способом промежуточного литья;

• контактная (стыковая) сварка – 1856 г., лорд Кельвин;

• ручная электродуговая сварка – 1882 г., российский изобретатель Н.Бернардос;

• электрическая дуговая сварка – 1890 г., российский ученый Н. Славянов;

• сварка флюсом – 1929 г. советский ученый Д.Дульчевский;

• остальные современные способы: порошковыми материалами, электрошлаковая, контактная, плазменная, сварка под водой – почти все были изобретены и внедрены в Институте электросварки им. Е.О.Патона.

Самые востребованные виды сварки

Компания Азмен специализируется на предоставлении услуг по обработке металла — все виды сварки на заказ. Наша компания располагает всем необходимым современным оборудованием и специалистами самой высокой квалификации в этой области. В зависимости от требований, которые выдвигаются параметрами сварочных швов и типа материалов для соединения, мы выбираем наиболее эффективный из существующих видов сварки.

Типы сварок по металлу

Сварка электрической дугой

Это самый распространенный способ соединения металлов и применяется в двух видах: ручной режим и на сварочных автоматах. Принцип действия основан на свойствах электрической дуги с очень высокой температурой, которая возникает при прохождении электрического тока через электроды и свариваемую поверхность вследствие существующей разности потенциалов. Электрическая дуга сильно нагревает поверхность металла и соединяет его сварочным швом. При этом образуется окалина, которую и последствии обивают, а шов шлифуют.

Заказать сварку электрической дугой Вы можете в нашей компании по доступной цене.

Сферы применения: выполнение коротких и криволинейных швов различной сложности, в труднодоступных местах, например, при изготовлении металлоконструкций и каркасов для строительства и промышленности, соединение закладных деталей, сварка трубопроводов и пр.

Газовая сварка

Выполняется с использованием обогащенной кислородной смеси в среде горючих газов (ацетилен – чаще всего, водород, метан, пропан). Этот способ больше подходит для сварки деталей из цветных металлов, тонкостенных деталей и легкоплавких марок стали, так как газовая сварка позволяет легко регулировать температуру горения, а значит, и нагрева свариваемых поверхностей.

Сферы применения: чаще всего этот тип сварки применяют в бытовых нуждах, для ремонта автомобилей, резервуаров и инженерных сетей из цветных металлов и стали толщиной до 3 мм.

Электрошлаковая сварка

По сути, это один из видов электродуговой сварки, но в процессе работы металлы соединяются в образующейся сварной ванне. Это дает более широкое поле для соединения и позволяется проваривать даже толстые заготовки и детали.

Сфера применения: целесообразно применять для заготовок толщиной больше 40 мм. Этот способ — самый эффективный для деталей свыше 100 мм толщиной. Кстати, рекордная толщина свариваемых электрошлаковой сваркой изделий – 2600 мм.

Сварка под флюсом

Усовершенствованной разновидностью электрошлакового способа является сварка под флюсом, то есть, когда расплавление конца электрода и свариваемых поверхностей происходит под слоем гранулированного флюса, который от нагревания дугой образует газовый пузырь, в котором образуется сварной шов. По мере остывания флюс образует сварную корку, которая легко отделяется от шва. Сварка под флюсом бывает автоматической и полуавтоматической. В сравнении с обычной электродуговой сваркой этот вариант имеет намного большую производительность – в 5-10 раз, а благодаря повышенным температурам в области сваривания резко увеличивается глубина проплавления металла. Еще одним огромным плюсом можно назвать высокую экономичность – потери материалов уменьшаются на 5-15% (за счет полного отсутствия разбрызгивания), а экономия электроэнергии – до 30-40%.

Сфера применения: в виду того, что этот способ возможно выполнять только в цеховых условиях, его применяют в массовых производствах для соединения деталей с прямолинейными и кольцевыми швами большой длины на деталях с достаточной толщиной. Пример – сваривание труб большого диаметра, изготовление балок для кранов, в кораблестроении.

Контактная сварка

Еще ее называют точечной сваркой, осуществляется путем нагревания током металла до размягчения и далее под действием усилия осуществляется соединение частей точками. Скорость этого процесса очень высокая – до 600 точек в минуту.

Сфера применения. Используется для сваривания очень тонких деталей (от 0,01 мкм), а также, для листов стали толщиной не больше 20 мм. Находит применение в изготовлении электроники, авиационной промышленности и судостроении, машиностроении.

Типы сварок по металлу

Сварка неплавящимся электродом

Суть этого способа соединения в том, что процесс сваривания осуществляется в среде инертного газа, который защищает неплавящийся электрод и металл от кислорода в воздухе. Инертный газ подается через специальное сопло, а его вид выбирается в зависимости от материала электрода:

• для вольфрамового электрода применяется аргон, гелий, или их смесь;

• для медных электродов и со вставками гафния или циркония берут азот;

• для графитовых электродов со вставками тугоплавких металлов также применяют аргон.

Сфера применения. Этим способом можно отлично соединять все виды стали, цветные металлы, а также, разнородные сплавы металлов. Неплавящимся электродом лучше всех других способов сваривать тонколистовой металл – швы практически незаметны.

Плазменная сварка

Такой способ – это проведение работ в среде ионизированного газа, а специальная методика сжатия электрической дуги в плазмотроне позволяет достигать очень высоких температур – до 30 тысяч градусов (против 5-7 тысяч в парах аргона, например). Благодаря этому происходит более глубокое проплавление металла. А шов получается очень тонкий и аккуратный.

Сфера применения. Соединение деталей из самых различных сплавов, в том числе очень тугоплавких, в изготовлении толстостенных деталей, габаритный конструкций.

Мы предлагаем сварочные работы всех видов на заказ в Москве.

Типы сварок по металлу

Сварка как способ неразъемного соединения металлов вошла в нашу жизнь немногим более ста лет назад, однако переоценить ее значение сегодня невозможно. С помощью сварки выполняется значительное количество разнообразных работ в различных областях, от микроэлектроники до изготовления многотонных конструкций. Поскольку металлы и сплавы могут иметь различную форму, размер и химический состав, разработано множество соответствующих технологий, инструментов и приспособлений. Но основным методом давно и заслуженно считается электрическая сварка (а иногда и резка) металлов, в первую очередь низколегированных сталей. Среди достоинств электросварки — быстрое и надежное соединение материалов с минимальными затратами. Однако при необходимости с помощью сварочного аппарата можно и разрезать металл, причем даже в труднодоступных местах, куда другой инструмент просто не подлезет. В последние десятилетия сварочные аппараты изготавливают с применением электронных компонентов, что значительно уменьшило их массу и габариты и позволило еще более расширить их применение в быту.

Давайте же разберемся какие бывают виды сварочных аппаратов и по каким признакам их различают.

ИСТОЧНИКИ СВАРОЧНОГО ТОКА

Это основная деталь любого сварочного аппарата, преобразующая напряжение сети в постоянный или переменный ток с заданными параметрами. Виды сварочных аппаратов по типу источника тока классифицируются на:

Сварочные трансформаторы. Традиционный и в то же время конструктивно самый простой источник сварочного тока. Основным его узлом является собственно трансформатор, понижающий сетевое напряжение до сварочного. Регулируют силу тока различными методами, самый распространенный из которых — изменение расстояния между первичной и вторичной обмотками. Все трансформаторы имеют одну общую особенность — выдают на выходе переменный ток. Чтобы варить с помощью «транса» цветные металлы или улучшить стабильность горения дуги, необходимо вводить в конструкцию дополнительные тяжелые и громоздкие элементы, да и сам трансформатор весит прилично. При этом для выполнения ответственных работ требуются специальные электроды для переменного тока.

КПД трансформатора довольно высок (до 90 %), но часть энергии уходит на нагрев. Для охлаждения в современных моделях применяют вентиляторы также значительной мощности: ведь охладить надо устройство в несколько десятков, а то и сотен килограммов весом. В настоящее время этот вид источников сварочного тока применяется нечасто, но у трансформаторов, помимо КПД, есть еще два важных достоинства: невысокая цена и долговечность, из-за которых они до сих пор пользуются спросом.

Читать также:  Форма технических условий на электроснабжение

Сварочные выпрямители. Выпрямителями называют аппараты, преобразующие переменный ток в постоянный. Они состоят из понижающего трансформатора, выпрямительного (диодного) блока, а также устройств регулировки, пуска и защиты. Такая конструкция, хотя и сложнее трансформатора, но обеспечивает гораздо более стабильные выходные характеристики сварочного тока и электрической дуги. Качество шва в конечном счете тоже гораздо выше. Цена выпрямителей не сильно отличается от цены трансформаторов, надежность также на высоте: ломаться в них практически нечему.

Основные недостатки такие же, как у трансформатора — высокий вес, сложность работы, сильная «просадка» напряжения в сети в процессе сварки.

Инверторы. Это наиболее современный тип сварочного аппарата. В отличие от обычных сварочных аппаратов, у которых силовой трансформатор работает на частоте сетевого напряжения 50 Гц, сварочный инвертор использует ток высокой частоты (несколько десятков килогерц). При этом для передачи необходимой энергии требуется трансформатор гораздо меньших размеров и массы, а сварка проходит при постоянном токе хорошего качества, что сказывается и на качестве шва. Обычный сварочный трансформатор на 160 А весит не менее 18 кг, а силовой трансформатор сварочного инвертора на 160 А весит не более 300 граммов и по размерам сравним с пачкой сигарет, при этом вес всего инвертора, с корпусом и всей электроникой, составляет 3–7 кг. Инвертор состоит из выпрямителя, сетевого фильтра, преобразователя в переменное напряжение высокой частоты, сварочного трансформатора, еще одного выпрямителя и управляющей схемы. Сварочный инвертор имеет значительно более широкий, чем у обычного аппарата, диапазон регулировки сварочного тока, что особенно важно при сварке тонкими электродами. Еще один «плюс» — у инверторов, как правило, эта регулировка гораздо точнее и выходные параметры намного стабильнее, что сильно упрощает подбор оптимального режима работы.

Все инверторные аппараты производятся по одной из двух технологий — MOSFET или IGBT.

Технология MOSFET была разработана примерно полвека назад, IGBT — более современная и экономичная — имеет множество преимуществ по сравнению с MOSFET. В Европе, где нормативы по энергопотреблению ужесточаются с каждым годом, найти в продаже MOSFET-инверторы уже невозможно. У нас они пока встречаются довольно часто. Инверторы MOSFET хорошо отработаны, стоят обычно дешевле и, невзирая на больший вес и габариты, все еще достаточно популярны, особенно для выполнения простых работ по сварке черных металлов. Производство компонентов MOSFET обходится дешевле, но и требуется их больше: в инверторе на 200 А можно встретить до 24 одинаковых силовых транзисторов MOSFET и в разы меньшее количество транзисторов IGBT (обычно около десятка). Инверторные аппараты IGBT способны работать при значительно большей частоте (60–85 кГц), чем MOSFET, что еще более снижает вес аппарата. Температура срабатывания термозащиты у IGBT-транзисторов составляет порядка 90 °С против 60 °С у MOSFET, это напрямую влияет на продолжительность непрерывной работы инвертора. Что касается ремонтопригодности, тут мнения «сервисменов» кардинально различаются. Некоторые считают, что компактный и имеющий меньшее количество деталей и силовых транзисторовинвертор чинить проще, другие — что более ремонтопригоден аппарат, выполненный по технологии MOSFET, с более крупными деталями и свободной компоновкой.

К тому же производители выпускают различные IGBT-аппараты, порой со сложной компоновкой и трудным доступом к отдельным деталям. В любом случае, если придерживаться мнения «чем меньше деталей — тем меньше вероятность поломки», следует обратить внимание на инверторы IGBT, к тому же за счет отличных параметров сварочного тока они лучше варят не только черные металлы, но и чугун, и нержавейку. Лидером производсва инверторных сварочных аппаратов является компания Линкольн Электрик(Lincoln Electric).

За счет использования в инверторах электронной системы управления с помощью обратных связей, можно получить выходные характеристики, подходящие для любого способа сварки. Наиболее важны функции Hot Start, Arc Force и Anti-Stick. В начале работы электроника обеспечивает дополнительный импульс тока, что облегчает поджиг дуги (функция Hot Start). Если электрод слишком быстро приближается к детали, функция Arc Force увеличивает сварочный ток, препятствуя залипанию. При залипании ток снижается или отключается, исключая возможность «приморозить» электрод (функция Anti-Stick).

В той или иной мере эти функции присутствуют во всех инверторах,в более дорогих моделях есть возможность их регулировки (например, Hot Start при сварке тонких листов металла не нужен, проще его уменьшить или вовсе отключить).

Недостатки у инверторов тоже есть, но таковыми их назвать можно с большой натяжкой. Следует различать использование инвертора в быту или на производстве.

Основной враг электронных схем — влага и пыль, особенно металлическая. Поэтому не рекомендуется включать его в запыленных помещениях и особенно работать «болгаркой» рядом с включенным инвертором.

Разумеется, при дожде работы следует прекращать, это запрещено правилами техники безопасности, и не только потому, что вредно для аппарата. Профессиональные модели лучше защищены от пыли и влаги, но и стоят соответственно. В любом случае время от времени аппарат нужно открывать и тщательно продувать сжатым воздухом.

Электроника чувствительна к качеству тока, поэтому в схему инверторов включают различные элементы защиты: датчики перегрева, предохранители, иногда — устройства отключения при падении напряжения ниже допустимого уровня, впрочем, практически все аппараты могут работать при напряжении от 170 до 250 В. Для защиты от резкого скачка напряжения (выше 270 В) многие производители устанавливают варисторы («таблетки»), раскалывающиеся при резком повышении напряжения. После этого поврежденный варистор следует заменить, этот ремонт прост и недорог. Если планируется автономная работа от электрогенератора, необходимо подбирать аппарат со встроенным компенсатором перепадов напряжения питающей сети. О его наличии производители предупреждают отдельно, без него инвертор может быстро выйти из строя.

Аппарат не следует хранить зимой в неотапливаемом помещении — электроника требует бережного отношения.

Есть и еще один «недостаток»: работать на трансформаторе или выпрямителе гораздо сложнее, чем на инверторе, зато научившийся работать на «трансе» без проблем перейдет на инвертор, а вот обратный переход гораздо сложнее — придется доучиваться.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРОЧНОГО АППАРАТА

Очень важным параметром при работе сварочного аппарата, независимо от его устройства, является продолжительность включения (ПВ) при различных значениях сварочного тока. Тут у разных производителей разные методики измерений. В европейском стандарте EN 60974-1 принимается во внимание продолжительность сварки при температуре 40 °C до первой остановки аппарата от перегрева, и ПВ высчитывается исходя из отношения этого времени к 10-минутному рабочему циклу. При более приближенных к реальности условиях по методике итальянской компании Telwin (t = 20 °C, работа с перерывами) учитывается в первую очередь количество электродов, которые можно использовать за этот период времени. Разумеется, ПВ, рассчитанный по второй методике, заметно выше и при выборе аппарата надо уточнить, как именно его считали. Впрочем, в процессе работы редко приходится жечь подряд несколько электродов на полной мощности без перерыва, и аппарат с заявленным «европейским» ПВ в 10–20 % будет работать до отключения столько же, сколько с 60–80 %-ным ПВ, рассчитанным по «телвиновской» методике.

Важным параметром и первым, на что обычно обращают внимание, считается диапазон изменения сварочного тока. Он косвенно указывает на мощность аппарата. Чем она больше, тем большего размера электрод можно установить и тем больше будет ПВ при работе небольшими электродами при равной силе тока. Для бытовых целей и работы ходовым 3-миллиметровым электродом всем видам трансформаторов с лихвой хватает максимальной мощности в 150 А, для инверторов — и того меньше, при этом токе они спокойно варят «четверкой». Следует учитывать, что на коробке с электродами обычно указывают рекомендуемые токи при работе с трансформаторами или выпрямителями, инвертор при таких токах уже может резать металл.

Еще один важный параметр — ток холостого хода. Он может находиться в пределах 60–85 В: чем выше, тем проще зажечь дугу.

Некоторые модели сварочных аппаратов способны функционировать совместно с устройствами для сварки аргоном, выпускаются также модели, работающие в полуавтоматическом режиме (сварка проволокой). Для бытового применения они не очень интересны — подобные опции требуются редко, а стоимость их гораздо выше, чем у простых моделей. Но если планируется работа на профессиональном уровне с различными видами металлов и тонкими листами, эти функции будут весьма полезны.

Читать также:  Смесь алюминия и железа

ВИДЫ СВАРКИ

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом (ММА). Это наиболее популярный вид сварки, при котором роль электрода играет проволока, покрытая обмазкой.

В процессе плавления проволока соединяет свариваемые детали, а обмазка (шлак) защищает сварочную ванну от воздействия кислорода, также способствуя улучшению характеристик дуги и качества шва. Чаще всего таким образом сваривают черные металлы, чугун и некоторые виды цветных металлов и сплавов, однако добиться хорошего соединения в последнем случае довольно трудно: легкоплавкие компоненты сплавов выгорают, и соединение получается не слишком качественным.

Ручная сварка в среде защитных газов (TIG). Наиболее часто в качестве газа применяют аргон с небольшой примесью кислорода, чтобы выжечь грязь и окислы в процессе работы, а сварка проводится неплавящимся графитовым или вольфрамовым электродом. В качестве присадки используют прутки из того же материала, что и свариваемые детали. Качество шва при таком методе очень высокое, легкоплавкие компоненты сплавов и легирующие добавки не выгорают, сварочная ванна защищена от кислорода воздуха, образование шлака практически исключено. Сваривание почти всегда производится на постоянном токе прямой полярности, только для алюминия более подходит переменный ток или обратная полярность: так лучше разрушается оксидная пленка. Несмотря на то что такой способ довольно дорог и не отличается высокой скоростью работы, он достаточно популярен и порой незаменим для сварки любых металлов в случае малых объемов работ либо если автоматизировать процесс по разным причинам не удается.

Полуавтоматическая сварка. При ней в роли электрода обычно выступает сварочная проволока, автоматически подающаяся в зону сварки, хотя возможна и сварка неплавящимся электродом. Аппарат при этом перемещают вручную. Сварка производится постоянным или импульсным током, различают сварку в среде инертных (MIG) или активных (MAG) защитных газов и сварку порошковой проволокой — тогда газ не требуется. Для крупных объемов наплавляемого металла целесообразнее ММА-сварка. Сфера работы полуавтоматов — сварка тонких листов, высоколегированных сталей, цветных металлов, а также промышленное применение.

ДРУГИЕ МЕТОДЫ И СПОСОБЫ СВАРКИ

Помимо трех перечисленных основных методов сварки, используются и другие, особенно в промышленном производстве. Кратко опишем некоторые из них.

Плазменная сварка. Источником теплоты здесь служит плазменная струя, получаемая при ионизации рабочего газа между электродами, одним из которых может быть свариваемое изделие, либо оба электрода находятся в плазменной горелке — плазмотроне. Оба эти способа в промышленном производстве применяются чаще для наплавки и резки, чем для собственно сварки.

Контактная сварка. При ней соединенные заготовки или их соприкасающиеся участки прижимаются друг к другу, разогреваются электричеством до состояния пластического деформирования, а затем дополнительно сжимаются. Среди большого количества разновидностей контактной сварки можно выделить точечную, стыковую, рельефную и шовную.

При точечной сварке свариваемые детали соединяются внахлест, зажимаются между двумя электродами, затем включается импульс тока небольшого напряжения (несколько вольт) и значительной силы, до нескольких тысяч ампер. Таким образом, между деталями образуется сварная точка или сразу две, если электроды подводятся с одной стороны, а с другой подложена токопроводящая подкладка. Контактная сварка требует хорошей подготовки поверхностей, пригодна для многих металлов и сплавов, особенно популярна для сварки тонких листов. Коробление листов при этом невелико, качество (при должных параметрах сварки) также на высоте. Именно так, например, собирают автомобильные кузова на заводе. Метод хорошо поддается автоматизации, но может использоваться и в ручном режиме.

ЗАЩИТА СВАРЩИКА

Сварочный процесс сопровождается большим количеством опасных и вредных факторов: высокой температурой раскаленного металла и шлака, ярким свечением дуги в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, выделением токсичных газов и аэрозолей. При работе с электрическими аппаратами несоблюдение правил техники безопасности чревато риском поражения электрическим током. Поэтому необходимо позаботиться о приобретении маски и защитной одежды.

Сварочная маска или щиток. Это самый необходимый элемент, предназначенный для защиты глаз и лица. Изготавливается чаще всего из пластика или электрокартона (фибры). Щиток приходится держать одной рукой, маска крепится на голову. В конструкцию фильтра согласно ГОСТу должны входить защитное стекло и подложка из оргстекла. В качестве фильтра применяется либо затемненное стекло, либо фильтр «хамелеон», автоматически затемняющийся при возникновении дуги. «Хамелеон» гораздо удобнее, но и стоит дороже. В зависимости от условий сварки применяются стекла различной степени затемненности, в «хамелеоне» она почти всегда регулируется. Для сложных условий работ изготавливаются маски с фильтрами для дыхания или системой подачи воздуха снаружи, а также с возможностью крепления каски и наушников.

Одежда и другие средства защиты. Одежда и перчатки должны быть изготовлены из слабогорючих и нетлеющих тканей вроде брезента, прорезиненных материалов или кожи. Обувь тоже желательна «погрубее», ведь кроме искр и капель металла, на ногу можно случайно уронить железку. Наиболее практичны для этой цели ботинки из толстой кожи или резиновые сапоги. Вся одежда при работе должна быть застегнута и пригнана с таким расчетом, чтобы исключить попадание капель расплавленного металла в ее складки и защитить все участки кожи от вредного воздействия сварочной дуги. Для обеспечения электробезопасности используются коврики из резины или подобных диэлектрических материалов.

Не нужно забывать также и о других средствах защиты — исправность оборудования, наличие заземления, надежная фиксация сварочных проводов в аппарате и целостность их изоляции, надежный электрический контакт обратного провода на детали и т.п. Наконец, не стоит упускать из виду и надежное закрепление свариваемых деталей. Если правильно организовать рабочее место и работать, сообразуясь со своими возможностями и без спешки, тогда и работа, и результат будут только радовать.

Сваркой называют процесс получения неразъемных соединений металлических изделий с применением местного нагрева. Металлические части в местах соединения плавятся и соединяются в одно целое. Cварку применяют для соединения однородных и разнородных металлов и сплавов, металлов с неметаллическими материалами (керамикой, стеклом, графитом), а также пластмасс. Физическая сущность процесса сварки заключается в установлении прочных межатомных связей поверхностных слоев соединяемых заготовок.

Для образования соединения необходимо выполнение следующих условий: очистка свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов, инородных атомов, активизация поверхностных и приповерхностных атомов, сближение соединяемых поверхностей на расстояние межатомного взаимодействия

Свариваемость металлов неодинакова и зависит от их физических свойств, методов и режимов, применяемых при сварке. В зависимости от состояния материалов в момент образования сварного соединения все многообразие способов сварки можно разделить на две группы: сварку в жидком и сварку в твердом состоянии, т.е. на сварку плавлением и сварку давлением.

Сварка плавлением. Образование сварного соединения плавлением протекает в 2 стадии:

— расплавление соединяемых поверхностей и образование общей ванны жидкого металла;

-затвердевание этого общего объема металла, образование сварного шва.

Сварка давлением. Для сварки давлением характерны 2 стадии:

-сближение соединяемых поверхностей до образования физического контакта;

— появление участков межатомного взаимодействия с установлением металлической связи под действием пластической деформации.

В результате всех видов сварки образуется сварное соединение. Существуют 4 типа сварных соединений (рис. 8): стыковое соединение 1 — 7 (соединение торцов свариваемых деталей), соединение внахлестку 8 – 9 (соединение боковых поверхностей свариваемых деталей), тавровое соединение 10 – 12 (соединение торца одной детали с боковой поверхностью другой детали), угловое соединение 13 – 15 углов свариваемых деталей.

Способы сварки плавлением. Наиболее распространена электродуговая сварка плавлением с применением металлического электрода.

Электродуговая сварка основана на использовании теплоты от электрической дуги, возникающей между двумя проводниками (электродами) при пропускании электрического тока.

При электродуговой сварке одним полюсом является свариваемая деталь, другим – угольный или металлический электрод. В случае применения угольного электрода необходим присадочный металл, для чего расплавляют специальный пруток, а при металлическом электроде расплавляется сам электрод. При сварке металлическим электродом его конец и свариваемое изделие расплавляются, капли металла электрода заполняют сварной шов и удерживаются на нем силами поверхностного натяжения.

Читать также:  Как обжать сетевой кабель без обжимника

При применении переменного тока расход энергии меньше, чем при применении постоянного тока, а оборудование проще и дешевле. Применение постоянного тока обеспечивает более стабильное горение дуги, чем при переменном токе.

Типы сварок по металлу

Рисунок 8 — Типы сварных соединений.

Электроды. Электроды, применяемые при сварке изделий должны обеспечивать высокие механические свойства сварного соединения и высокую производительность процесса сварки. Они могут быть плавящимися (стальными, чугунными, алюминиевыми) и неплавящимися (угольными, вольфрамовыми). Качество электрода зависит от марки применяемого металла и вида обмазки.

Стальные электроды изготавливают из проволоки диаметрами от 2 до 12 мм. Электродами диаметром 2 мм сваривают металл толщиной до 2 мм, диаметром 3 мм – металл толщиной 2 мм и выше. Для сварки металла толщиной 5-10 мм применяют электроды диаметром 4-5 мм, а для толщин свыше 10 мм – электроды диаметром 5-8 мм.

Угольные электроды состоят из аморфного угля или графита. Он сгорает достаточно медленно. Угольный электрод не прилипает к металлу, а длина дуги может достигать 30-50 мм.

На электроды наносят различного вида обмазки для повышения устойчивости горения дуги путем ионизации воздушного промежутка, создания вокруг металла и дуги защитного слоя из газов и шлака, необходимого для защиты металла от окисления. В зависимости от толщины покрытия электроды подразделяются на тонкопокрытые с толщиной обмазки 0,1 — 0,3 мм и толстопокрытые с толщиной обмазки 0,25 — 0,35 d, где d – диаметр электрода в мм.

Тонкие предназначаются для увеличения устойчивости дуги, поэтому называются ионизирующими покрытиями. Наиболее распространенным является меловое покрытие, состоящее из 80 — 85% мелко просеянного мела и 15 — 20% жидкого стекла. К более сложным тонким покрытиям относится покрытие МВТУ, состоящее из 62 % титанового концентрата, 31 % полевого шпата и 7 % калия хромовокислого, которое позволяет с высоким качеством сваривать тонкий металл.

Для получения сварных швов с высокими показателями прочности и пластичности используют электроды с толстым покрытием. В состав толстого покрытия входят газообразующие, шлакообразующие и легирующие вещества и раскислители в виде ферросплавов (ферротитана, ферромарганца, ферросилиция и др.). Газообразующие добавки (мука, крахмал, целлюлоза и др.) предназначаются для создания в процессе плавления электрода газовой защитной среды, состоящей в основном из водорода и оксида углерода. Шлакообразующие вещества (полевой шпат, марганцевая или титановая руда, мел, каолин и др.) образуют при плавлении электрода шлаки, защищающие расплавленный металл от воздействия воздуха и улучшающие условия формирования металла шва. Легирующие элементы из покрытия, выгорая, переходят в шов, что повышает его механические свойства. Раскислители вводят для раскисления металла шва.

Сварочные машины и аппараты для дуговой сварки. Для получения равномерного процесса сварки необходимо, чтобы характеристика источника питания обеспечивала постоянство рабочего тока. Питание дуги постоянным током осуществляется сварочной машиной – генератором. Питание переменным током производится от сварочного трансформатора. Осцилляторы применяют для повышения устойчивости горения дуги при сварке переменным током и представляют собой искровый генератор токов высокой частоты.

Дуговую сварку используют для сваривания малоуглеродистых, конструкционных и легированных сталей.

Газовая сварка основана на получении необходимой теплоты для расплавления свариваемых деталей за счет химической реакции горения газа (ацетилена, водорода, бутана и др.). Газовое пламя получают при сгорании горючего газа в атмосфере технически чистого кислорода. Чаще всего в качестве горючего газа используют ацетилен, так как он обеспечивает получение пламени с более высокой температурой горения — 3200 о С. Совокупность ацетиленового и кислородного баллонов с горелкой или резаком составляют оборудование газосварочного поста. При газовой сварке для создания сварочного шва вводят присадочные прутки, имеющие химический состав, близкий к составу свариваемого металла.

Наибольшее значение этот вид сварки получил при изготовлении различных тонкостенных конструкций и деталей из жаропрочных и нержавеющих сплавов и сплавов из алюминия.

Плазменная сварка – процесс сваривания плавлением, при котором соединение деталей осуществляется при нагреве плазменной струей. Плазменная струя – это поток ионизированных частиц газа, имеющий температуру 10000 — 30000 о . Плазму получают, пропуская поток газа через столб электрической дуги. Дугу можно создавать как между электродом и деталью (горелка прямого действия), так и между электродом и водоохлаждаемой горелкой (горелка косвенного действия). В качестве плазмообразующего газа используют аргон, водород и азот.

Способы сварки давлением. Контактная сварка – это процесс сварки давлением, заключающийся в совместном термическом и деформационном воздействии на соединяемые детали. Она основана на нагревании места сварки электрическим током высокой плотности с одновременным сдавливанием деталей для облегчения взаимного проникновения атомов свариваемых металлов. Детали, зажатые в электродах сварочной машины, сжимают для обеспечения физического контакта свариваемых поверхностей. Затем включают ток, металл разогревается до пластического состояния, далее его деформируют до образования неразъемного соединения.

Существуют следующие виды контактной сварки: стыковая сварка сопротивлением, стыковая сварка оплавлением, точечная сварка, шовная сварка, сварка запасенной энергией, сварка по методу Игнатьева.

Стыковая сварка сопротивлением является видом контактной сварки, при которой детали соединяются по всей поверхности соприкосновения. Детали, зажатые в электродах сварочной машины, сжимают для обеспечения физического контакта свариваемых поверхностей. Затем включают ток, металл разогревается до пластического состояния, далее его деформируют до образования неразъемного соединения.

Стыковая сварка оплавлением заключается в сближении деталей одновременно с включением тока. В момент сближения торцов начинается процесс расплавления сначала отдельных контактов, затем число их непрерывно растет и заканчивается, когда обе торцовые поверхности будут покрыты тонким и равномерным слоем жидкого металла. Процесс протекает очень быстро и для оплавления всей торцевой поверхности детали в зависимости от сечения необходимо затратить от 0,5 до 3 с.

Точечная сварка – самый распространенный вид контактной сварки. Она применяется при соединении деталей в отдельных местах в виде небольших площадок (точек). Необходимая для разогревания теплота создается электрическим током, подводимым медными электродами, между которыми помещается и зажимается свариваемая деталь. Точечная сварка используется при сваривании пересечений арматуры для железобетонных конструкций, прокатных и штампованных профилей и др.

Шовная сварка – это модернизированный вид точечной сварки. Процесс такой же, только электроды выполняются в виде роликов. Ролику сообщают вращательное движение с одновременным пропусканием тока и получают перекрывающие друг друга сварные точки, образующие сплошной герметичный сварной шов.

Сварка запасенной энергией – это вид контактной сварки, при которой используется энергия, запасенная в соответствующем аккумулирующем устройстве. Наиболее широкое применение получила конденсаторная сварка, при которой энергия от питающей электрической сети накапливается в батарее конденсаторов, а затем расходуется на сварку металлов.

Сварка по методу Игнатьева— это вид контактной сварки, при которой электрический ток протекает параллельно плоскости соединения. Ток подводят к одной из деталей, от которой нагревается другая деталь. Когда достигается необходимая для сварки температура, детали сжимают. При этом образуется неразъемное соединение.

Диффузионная сварка – это процесс сварки давлением, при котором соединение образуется в результате взаимной диффузии атомов поверхностных слоев соединяемых деталей, находящихся в твердом состоянии. Свариваемые детали с тщательно зачищенными поверхностями загружают в специальную камеру, где для активизации процесса диффузии создают постоянную нагрузку на детали, разряжение атмосферы (вакуум) и нагрев.

Ультразвуковая сварка – это процесс сварки давлением, при котором соединение образуется в результате ультразвуковых колебаний одной детали относительно другой. В ультразвуковой сварке используют давления, нагрев и трение, возникающие при перемещение свариваемых поверхностей. Источником ультразвука является преобразователь, вызывающий возвратно-поступательные движения высокой частоты одной детали относительно другой. В результате сдвиговых деформаций контактные поверхности взаимно очищаются, нагреваются, с усилием сближаются и, пластически деформируясь, образуют сварное соединение.

Холодная сварка — это процесс сварки давлением, при котором соединение деталей проводится при значительной пластической деформации без применения внешнего нагрева. Металл деталей деформируется с помощью пуансонов. В процессе деформации пленка окислов выдавливается в периферийную область, а между соединяемыми поверхностями устанавливаются межатомные связи, т.е. происходит сварка деталей.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *