Cварка металлов — технологии и оборудование

Виды Сварки

Cварка металловНесмотря на достаточно большой возраст этой технологии, сварка металлов остается наилучшим способом формирования неразъемного соединения деталей из цветмета, чугуна и стали.

И в этой статье мы рассмотрим как типовые технологические решения, так и новые способы сварки. Мы рассортируем информацию по принципам осуществления процесса сварки и увяжем каждый вариант с конкретной разновидностью металлов.

Сварка металла: теория процесса

В процессе сварки формируется неразъемное соединение двух (и более) стыкуемых деталей. Причем удерживающие такое соединение от распада силы действуют на молекулярном или атомном уровне.

С помощью более чем восьмидесяти технологий проведения сварочных работ можно соединять практически любые материалы: от живых тканей, до металлов. Причем в быту, промышленности и коммунальном хозяйстве наиболее распространен процесс сварки металлов.

Современные технологии сварочных работ позволяют соединять металлические заготовки с помощью:

  • Контактная сваркаТермического процесса, предполагающего нагрев сварочной ванны и присадочного материала. К этой категории относятся дуговые, газовые и прочие разновидности сварок.
  • Термомеханического процесса, предполагающего нагрев места стыка с последующей опрессовкой деталей. К этой категории можно причислить контактную сварку и ее аналоги.
  • Механического процесса, предполагающего образование межкристаллических связей в ходе пластической деформации.

С помощью указанных процессов детали соединяют «встык» или «в угол». Первый вариант предполагает торцевую стыковку вдоль одной из центральных осей заготовки, а второй – стыковку с расположением осей под углом друг к другу. Причем угол может быть и нулевым (соединение внахлест), и прямым (тавровое соединение) или любым другим (угловая стыковка).

И наибольшую прочность угловых или стыковочных швов гарантирует именно первый вид сварочного процесса – термическая технология сварки металлов. Прочность шва в данном случае не уступает прочности самого металла.

И в большинстве случаев усталостные разрушения соединенных деталей идут не по линии шва, а за пределами зоны стыка. Поэтому далее по тексту мы рассмотрим различные приемы сварки плавлением.

Как варить металл сваркой термического класса?

Для сварки металлических заготовок термическим способом нужно предпринять следующее: разогреть зону стыка до высокой температуры, расплавить присадочный материал и залить этой массой зону стыка, выполняя этот процесс в подготовленной среде.

В ходе контакта присадочного материала и металла заготовок образуются новые межатомные соединения, удерживающие кристаллические решетки свариваемых материалов. Защитная среда необходима для увеличения числа таких соединений и защите сварочной ванны (места стыковки) от недружелюбной среды, содержащей кислород – основную причину появления ненужные (пока) оксидов металлов.

Причем состав присадочной проволоки подбирается исходя из типа стыкуемого металла, а защитная среда генерируется на основе введения в сварочную ванну инертного или углекислого газа.

Способы сварки металлов плавлением

Электродуговая сваркaТермический процесс используется для стыковки и «цветных», и «черных» металлов.

Причем указанный процесс реализуется с помощью следующих технологий:

  • Электродугового способа.
  • Газового способа.
  • Электроннолучевого способа.

Прочие способы сварки «вырастают» именно из этих трех вариантов. Поэтому нам придется познакомиться с ними поближе.

Электродуговая сварка

Этот вариант сварки плавлением функционирует на энергии сварочной дуги, генерируемой за счет разницы потенциалов между заготовкой и электродом. Сварочная дуга разогревает рабочую область до температуры плавления любого металла. Поэтому электродуговой сваркой можно варить не только сталь, но и алюминий с его тугоплавкой (выше 2000 градусов Цельсия) оксидной «коркой».

Причем цена сварки металла электродуговым способом устроит любого потребителя: от собственника дома, собирающего малонагруженный каркас или газопровод, до технолога крупного предприятия, отвечающего за процесс сборки сложной металлоконструкции.

В качестве защитной среды, вводимой в сварочную ванну, в процессе электродуговой сварки используют твердый или порошковый флюс, генерирующий при сгорании в дуге углекислоту, или поток инертного газа, вдуваемый в зону плавления металла. То есть, в чистом виде присадочная проволока в сварочную зону не подается.

Сам процесс электродуговой сварки может быть ручным, полуавтоматическим или автоматическим. В первом случае – сварка руками — электрод съемный, а держаком аппарата водит рука сварщика. Во втором случае — сварка металла инвертором (полуавтоматом) — электрод проволочный, подаваемый в зону плавления вальцами, а держаком управляет все тот же сварщик. В третьем случае – сварка автоматом — и подачу электрода и манипулирование держаком берет на себя автомат, управляемый программно или дистанционно.

Вот, собственно, и все правила сварки металла электрической дугой.

Газовая сварка

Эта технология предполагает разогрев места стыковки газово-кислородной смесью с последующим введением в эту зону присадочной проволоки. Разумеется, входящий в состав смеси газ должен относиться к группе горючих веществ. И в большинстве случаев в качестве такового газа используется ацетилен или пропан/бутан.

Газовая сваркаС помощью газовой сварки можно варить стальные конструкции и трубопроводы, но очень затруднительно стыковать цветные металлы т совсем невозможно соединить алюминиевые детали. Поэтому газовая сварка осталась узкоспециализированной технологией.

А с учетом той громоздкости, которой характеризуется оборудование для сварки металла газом, этот способ стыковки безнадежно проигрывает электродуговому варианту. И до изобретения надежных бензиновых или дизельных электрогенераторов газовую сварку «выручала» только мобильность комплекта оборудования.

К тому же, толщина заготовок, соединяемых с помощью сварки газом не должна превышать шести миллиметров, поэтому от этой технологии отказываются даже на производстве, заменяя ее более универсальными решениями.

Электроннолучевая сварка

Соединение заготовок с помощью разогрева металла и присадочного материала электронной пушкой – это, пожалуй, самая новая технология проведения сварочных работ. Пушка исторгает электроны, которые влетают в металл и, затормозившись, отдают ему свою энергию.

Таким способом можно соединить любые металлы. Причем стыкуемые заготовки могут быть изготовлены из разных конструкционных материалов. Вот только аппарат для сварки металла электроннолучевым способом должен включать в свою конструкцию вакуумную камеру. Ведь лучшая защитная среда электроннолучевой сварочной ванны – это область низкого давления (вакуум).

Поэтому электроннолучевая сварка так и не сумела выйти за пределы лабораторий или специализированных цехов.

Оцените статью
Добавить комментарий