на главную
Характеристика видов сварки
Изучите характеристику видов сварки. Чтобы перейти к учебным материалам, кликните на каждую из иконок.
Группы и классы сварки
Все существующие способы сварки можно разделить на две основные группы: сварка плавлением (без давления) и сварка давлением (как с плавлением, так и без него).
Процессы сварки классифицируются по физическим, техническим, технологическим и технико-экономическим признакам.
Основным физическим признаком сварки является вид энергии, используемой для получения сварного соединения. По физическим признакам все виды сварки делятся на три класса:
Первый класс: — термический;
второй класс — термомеханический;
третий класс — механический.
Термический класс объединяет в себе процессы, происходящие за счёт использования различных видов тепловой энергии.
Виды сварки термического класса: дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная и др.;
Термомеханический класс предполагает два вида воздействия: нагрев и давление. Для повышения пластичности детали предварительно нагревают, затем сжимают
Виды сварки термомеханического класса: контактная, диффузионная, кузнечная, газопрессовая и др.;
Механический класс предполагает воздействие внешним давлением, под действием которого поверхности деформируются, что приводит к плотному соединению.
Виды сварки механического класса: Холодная сварка, трением, взрывом, ультразвуком.
Сварка плавлением.
Сварка плавлением — (термический класс сварки) сварка, осуществляемая местным сплавлением соединяемых частей без приложения давления.
Дуговая сварка
Дуговой технологический процесс считается наиболее простой и универсальной методикой. Она востребована при необходимости создать небольшие швы, а также при проведении монтажных работ, в том числе и в труднодоступных местах
Существуют следующие виды сварки дуговым способом:
ручная;
полуавтоматическая в среде защитного газа;
автоматическая под флюсом.
Для создания швов применяют плавящиеся и неплавящиеся электроды, переменный и постоянный ток. Для каждого металла технология подбирается индивидуально.
Электрошлаковая сварка
В осуществлении сварочных работ относительно новый метод. Свариваемые элементы обволакиваются шлаком, предварительно разогретым до температуры, превышающей плавление проволоки и самого материала.
С помощью технологии в один проход можно заполнять большие разрывы. Образующаяся защитная ванна обеспечивает безупречное качество шва путем выдвигания на поверхность самых нестандартных металлических соединений.
Электрошлаковая методика подходит для выполнения самых сложных швов и создания крупногабаритных высокоточных деталей благодаря отсутствию трещин и пустот в соединениях
Электронно - лучевой сварка
Сварочный процесс происходит в вакууме, благодаря чему можно достичь безупречного качества соединительного шва. К заготовке передается мощный поток энергии, электроды вступают в реакцию с компонентами материала ускоряя процесс разогрева до температуры плавления.
Используются лучевые виды сварок в работе с микроэлементами, потому что здесь без осложнений можно отрегулировать луч до размеров микрона в диаметре.
Плазменная сварка
Для соединения деталей из вольфрама (W), молибдена (Mo), различных структур нержавеющих сталей и никелевых сплавов (авиа и приборостроение) применяется сварка плазморезом, где поток плазмы является источником энергии. Температура плазменной дуги порой достигает 30000°C, тогда как привычная всем электрическая дуга имеет только 5000-7000°C – разница довольно-таки существенная. Практика показала, что данный способ оказался гораздо эффективнее по многим параметрам.
В рабочую зону из плазмотрона выбрасывается струя плазмы, но иногда при необходимости также используется дополнительный инертный газ для создания защитного облака, которое создает оптимальные рабочие условия для химически нейтральной среды. В результате получается, что вся термическая энергия через плазменную струю передается на сварочную ванну, но при этом лишь частично (в малом количестве) попадает на близлежащие области.
Для корпуса плазменной горелки используется сталь, а для анода – медь. При этом у медного электрода имеется специальная полость, по которой поступает вода для охлаждения, а между ним и катодом с давлением от 2-х до 5-ти атмосфер поступает рабочий газ для подпитки дуги.
Световая сварка
При сварке световым лучом в большинстве случаев необходима защита нагретого материала соединения от взаимодействия с атмосферой.
В зависимости от конкретной технологической задачи можно применять различные схемы защиты: общую защиту в камере или местную защиту в потоке инертного газа с помощью накладной камеры, а также сопловых насадок.
При сварке электронным лучом проплавление принимает форму конуса. Плавление металла происходит на передней стенке кратера, а расплавляемый металл перемещается по боковым стенкам к задней стенке, где и кристаллизуется.
Одна из важнейших технологических особенностей сварки световым лучом, существенно отличающей этот метод от других методов электрической сварки, — возможность сварки неметаллических материалов, таких, как стекло, керамика, пластмассы.
Газовая сварка
Сущность газовой сварки заключается в том, что металл соединяемых заготовок и присадочного материала плавится теплом, выделяемым при сгорании горючих газов. Для получения высокой температуры они смешиваются с чистым кислородом в смесителе газовой горелки. Соотношение компонентов можно оперативно изменять регулировкой объемов, подаваемых в смеситель. Это позволяет настраивать оптимальный режим сварки или резки.
У газовой сварки, по сравнению с дуговой, скорость нагревания рабочей зоны меньше. Эту особенность относят к достоинствам при работе с инструментальной сталью, чугуном, цветными металлами.
Сварка этих металлов должна проводиться с медленным нагревом и охлаждением. К ним также относятся некоторые марки легированной стали.
Термитная сварка
Уже из названия можно понять, что процесс сваривания осуществляется с применением термита - специального порошкообразного материала, основными составляющими которого являются соединения алюминия или магния, железной окалины.
Методика образует прочные швы и пользуется популярностью для стыковки рельсов, труб и для наплавки массивных деталей.
Сварка давлением - термомеханический класс
Сварка давлением — (термомеханический класс сварки) сварка, осуществляемая с использованием тепловой энергии и давления, (механический класс сварки) сварка, осуществляемая с использованием механической энергии и давления.
Это комбинированные виды сварки металла, выполняемые с применением повышенной температуры и механических усилий. Как правило применяется способ для соединения малогабаритных деталей, которые стыковать обычными классическими методами невозможно.
Рабочий процесс выполняется с помощью электродов-губок, в которых одновременно крепится две части изделия. Основные виды сварки термомеханического класса - кузнечная, контактная и диффузионная
Контактная сварка
Процесс сваривания выполняется следующим образом. Нагрев поверхности достигается за счет прилегания к изделию поверхности иглы. Металл подготавливается методом механического осадочного воздействия или сдавливания. Потом через инструмент с необходимым диаметром подается электрический ток.
Благодаря химическому воздействию атомов металла даже самые мелкие элементы можно сваривать с максимальной надежностью и прочностью.
Виды сварок металла контактной техникой разделяют на стыковые, роликовые и точечные. Такие способы активно применяются в машиностроении и других промышленных направлениях.
Диффузионная сварка
Диффузная сварка осуществляется за счёт диффузии - взаимного проникновения атомов свариваемых изделий при повышенной температуре.
Сварку проводят в вакуумной установке, нагревая места соединения до 800 °C. Вместо вакуума может быть использована среда защитных газов.
Методом диффузной сварки можно пользоваться при создании соединений из разнородных металлов, отличающихся по своим физико-химическим свойствам, изготавливать изделия из многослойных композитных материалов.
Кузнечная сварка
Выполняется с помощью ручных инструментов. Металл вначале раскаляется, потом дна на другую нахлестываются детали и сверху молотком наносятся удары.
Чтобы достичь максимально качественных соединений предварительно необходимо тщательно очистить заготовки от налетов и образовавшихся на поверхности окислений.
Данный способ подходит не для всех металлов. Весомым недостатком считается низкая производительность. Поэтому кузнечное дело активно вытесняют другие более современные и технологичные типы сварок.
Сварка давлением - механический класс
Механический класс
Виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии — холодная, трением, ультразвуковая, взрывом и другие. К техническим признакам относятся: способ защиты металла в зоне сварки, непрерывность процесса, степень его механизации
Холодная сварка
Холодная сварка представляет собою соединение однородных или неоднородных металлов при температуре ниже минимальной температуры рекристаллизации; сварка происходит благодаря пластической деформации свариваемых металлов в зоне стыка под воздействием механического усилия. Для осуществления холодной сварки необходимо удалить со свариваемых поверхностей окислы и загрязнения и сблизить соединяемые поверхности на расстояние параметра кристаллической решетки; на практике создают значительные пластические деформации.
Холодной сваркой можно получать соединения встык, внахлестку и втавр. Перед сваркой поверхности, подлежащие сварке, очищают от загрязнений обезжириванием, обработкой вращающейся проволочной щеткой, шабрением.
Таким образом, существует большое разнообразие способов сварки, были рассмотрены основные из них. На судоремонтных предприятиях используются лишь некоторые из этих способов.
Сварка взрывом
Сварка взрывом осуществляется сближением атомов свариваемых изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии, выделяемой при взрыве. С помощью данного способа сварки часто получают биметаллы
Ультразвуковая сварка
Ультразвуковая сварка осуществляется сближением атомов свариваемых металлических изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии ультразвуковых колебаний, вводимых в материалы.
Ультразвуковая сварка характеризуется рядом положительных качеств, что несмотря на высокую стоимость оборудования, обуславливает её применение в производстве микросхем (сварка проводников с контактными площадками), прецизионных изделий, сварка металлов разных типов и металлов с неметаллами
Сварка трением
При сварке трением на специальном оборудовании одна из свариваемых деталей устанавливается во вращающийся патрон, вторая крепится в неподвижный суппорт, который имеет возможность перемещения вдоль оси. Деталь, установленная в патрон, начинает вращаться, а деталь, установленная в суппорте, приближается к первой и достаточно большим давлением воздействует на неё. В результате трения одного торца о другой происходит износ поверхностей, и слои металла разных деталей приближаются друг к другу на расстояния, соразмерные размеру атомов. Начинают действовать атомные связи, в результате возникает тепловая энергия, которая нагревает в локальной зоне концы заготовок до температуры ковки.
По достижении необходимых параметров патрон резко останавливается, а суппорт продолжает давить ещё какое-то время, в результате образуется неразъёмное соединение. Данная сварка достаточно экономична. Автоматизированные установки для сварки трением потребляют электроэнергии в 9 раз меньше, чем установки для контактной сварки. Соединяются детали за считанные секунды, при этом практически нет газовых выделений.
Классификация дуговой сварки по механизации
По степени механизации различают сварку ручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку. Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определенной длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.
При ручной сварке указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются рабочим-сварщиком вручную без применения механизмов.
При полуавтоматической сварке плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.
При автоматической сварке под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его длине, в то же время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.
Классификация дуговой сварки по роду тока
По роду тока различают дуги, питаемые постоянным током прямой (минус на электроде) или обратной (плюс на электроде) полярности или переменным током. В зависимости от способов сварки применяют ту или иную полярность.
Влияние рода тока и полярности на глубину проплавления основного металла:
• при сварке на постоянном токе прямой полярности глубина проплавления минимальна.
• при сварке на постоянном токе обратной полярности глубина проплавления на 40- 50% больше, чем на постоянном токе прямой полярности.
• при сварке на переменном токе глубина проплавления на 15 — 20% меньше, чем при сварке на постоянном токе обратной полярности.
Сварка под флюсом и в среде защитных газов обычно производится на обратной полярности.
Классификация по типу дуги
По типу дуги различают дугу:
• прямого действия (зависимую дугу);
• косвенного действия (независимую дугу);
• комбинированная
В первом случае дуга горит между электродом и основным металлом, который также является частью сварочной цепи, и для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и на электродах; во втором - дуга горит между двумя электродами. Основной металл не является частью сварочной цепи и расплавляется преимущественно за счёт теплоотдачи от газов столба дуги. В этом случае питание дуги осуществляется обычно переменным током, но она имеет незначительное применение из-за малого коэффициента полезного действия дуги (отношение полезно используемой тепловой мощности дуги к полной тепловой мощности). В третьем случае два дуговых разряда между электродами и изделием, а третий между электродами.
Классификация по способу защиты
По способу защиты металла в зоне сварки от окружающей среды различают:
• без защиты (голым электродом);
• газовая защита (сварка в защитном газе);
• Со шлаковой защитой (сварка под флюсом, электроды со стабилизирующим покрытием)
Во время сварочного процесса вначале начинается плавление сердечника электрода. Находясь в расплавленном состоянии, металлы электрода и изделия образуют сварочный шов. В свою очередь обмазка сгорает и выделяет газ, который защищает зону сварки от влияния содержащихся в воздухе кислорода и азота, а также стабилизирует горение дуги и улучшает качество соединения.
Способ дуговой сварки в защитных газах заключается в том, что в зону дуги поступает защитный газ. Выделяемое дугой тепло расплавляет основной металл и электрод. Остывая, металл сварочной ванны образует сварочный шов. Защитный газ изолирует расплавленный металл от газов в воздухе, препятствуя их взаимодействию
По виду применяемых защитных газов, этот вид сварки разделяется на сварку:
В инертных газах;
В активных газах;
В смеси инертных и активных газах;
Со струйной защитой.
В качестве защитных газов в сварочном процессе используются инертные (аргон и гелий), активные газы (углекислый газ, водород, кислород и азот), газовые смеси (Аг + Не, Аг + СО2, Аг + О2, СО2 + О2 и др.).
Активные газа, используются для обеспечения необходимых свойств шва свариваемых металлов. Используя газовые смеси, добиваются устойчивости дуги, улучшения формы шва, уменьшения разбрызгивания свариваемого металла.
При автоматической дуговой сварке под флюсом электрическая дуга горит под слоем флюса между концом сварочной проволоки и свариваемым металлом. Ролики механизма автоматически вытягивают электродную проволоку в дугу. Сварочный ток, переменный или постоянный, прямой или обратной полярности подводится к электродной проволоке, а другим контактом к изделию.
Сварочный флюс — материал, используемый при сварке для защиты зоны сварки от атмосферного воздуха, обеспечения устойчивости горения дуги, формирования поверхности сварного шва и получения заданных свойств наплавленного материала.
Группы и классы сварки
Сварка плавлением
Сварка давлением - термомеханический класс
Сварка давлением - механический класс
Классификация дуговой сварки по механизации
Классификация дуговой сварки по роду тока
Классификация по типу дуги
Классификация по способу защиты