Какие виды сварки бывают: классификация и характеристика способов сварки
Сварочное соединение считается одним из самых прочных, поэтому используется в строительстве, изготовлении техники и других областях. Но видов сварки существует несколько. Принцип действия везде один — разогрев двух сторон металла до перемешивания состава, чтобы получилась общая молекулярная решетка. Достигается это разными методами. Рассмотрим, какие бывают виды сварки металлов, чтобы лучше ориентироваться при выборе сварочного оборудования.
В этой статье:
- Термитная сварка
- Электродуговая контактная сварка
- Газопламенная сварка
- Электрошлаковая сварка
- Плазменная сварка
- Термомеханический класс сварки
Термитная сварка
Соединение металлов осуществляется путем разогрева кромок при помощи термита. Это специальный порошок, состоящий из мелкой фракции алюминия и железной окалины. Вместо алюминия допустимо применение в составе магния.
Суть термитной сварки состоит в сведении двух сторон изделия, между которыми предусматривается зазор. Концы помещаются в огнеупорную форму, изолирующую металл от внешней среды и задающую ширину и высоту сварочного соединения. К форме подведен бункер (тигль) с термитным порошком.
Стороны изделия предварительно разогревают. Обычно используют пропано-кислородное или керосино-кислородное пламя. После этого термит поджигают в бункере пламенем или запалом и накрывают крышкой. Одновременно открывают подачу из бункера снизу в зону стыковки.
Жидкий металл заливает форму и расплавляет собой окончательно кромки. Происходит сваривание сторон. Затем выжидают, пока изделие не остынет, и убирают форму. На поверхности возможны неровности, наплывы, поэтому может потребоваться механическая обработка.
Термическая сварка применяется для соединения:
Подходит для сварки углеродистых сталей и чугуна толщиной 10-15 см. В миниатюрном варианте таким методом сплавляют кабеля и провода. Технология позволяет соединять металлы большого сечения в труднодоступных местах, экономит время. Но швы получаются очень грубыми и нуждаются в шлифовке, поэтому для фасадной части изделий не подходят.
Чаще всего при помощи термитной сварки ремонтируют железнодорожные пути. Соединения выполняют по ГОСТ Р 57179-2016, а стыки обозначаются аббревиатурой "ССР" — "стыковое соединение рельсов".
Электродуговая контактная сварка
Сварка электрической дугой является одной из самых распространенных, поскольку подходит для соединения большинства типов металлов и проста в реализации. Все подвиды электродуговой сварки имеют общий принцип — задействуется ток с пониженным напряжением (для безопасности сварщика) и повышенной силой (для расплавления металла).
Между положительным и отрицательным концами, подключенными к источнику тока, при касании, возбуждается электрическая дуга. Если удерживать зазор между полюсами в 3-5 мм, дуга горит стабильно и выделяет температуру до 5000º С. Этого достаточно, чтобы плавить кромки основного металла. Способ защиты сварочной ванны и заполнение стыка осуществляются по-разному, от чего электродуговая контактная сварка делится на несколько разновидностей.
Ручная дуговая сварка (ММА, РДС)
В международной системе классификации обозначается как ММА — Manual Metal Arc. Наиболее бюджетный способ сварки, поскольку аппараты ММА стоят дешевле остальных. Подходит для работ в гараже, на даче и для неответственных соединений на производстве. Электрическая дуга горит здесь между изделием и концом плавящегося электрода, размещенного в держателе.
Электрод состоит из металлического стержня и обмазки. Стержень тоже плавится от температуры дуги и жидкий металл переносится на изделие, заполняя стык. Обмазка выступает в качестве защиты жидкой сварочной ванны. Покрытие электрода плавится, создавая газовое облако, препятствующее воздействию внешней среды.
Сварщик манипулирует держателем и электродом, задавая ширину, высоту шва и глубину проплавления. Электрод постоянно укорачивается, поэтому требуется навык, чтобы научиться удерживать зазор между концом электрода и изделием в пределах 3-5 мм.
После остывания соединения на поверхности образуется шлаковая корка. Она удаляется шлакоотделителем и шов осматривается на предмет дефектов. Выполняется ММА сварка на переменном или постоянном токе, для чего задействуются трансформаторы или инверторы, выпрямители.
При помощи ручной дуговой сварки (РДС) можно соединять:
Для создания однородного шва используются электроды с аналогичным составом стержня. Сварка возможна во всех пространственных положениях, но отличается низкой производительностью. Возможно сваривание сторон толщиной до 30 мм с глубокой разделкой кромок.
Аргоновая сварка (TIG)
В международной системе прописывается TIG — Tungsten Inert Gas. При аргонодуговой сварке электрическая дуга горит между концом вольфрамового электрода и изделием. Сварщик манипулирует горелкой. Вольфрамовый электрод не плавится, поэтому зазор выдерживать легче. Защита сварочной ванны осуществляется путем подачи аргона от баллона, через редуктор в горелку. Газ запускается за полсекунды до начала сварки и продолжает дуть еще пару секунд после. Это надежно изолирует расплавленый металла от внешнего воздействия.
Для заполнения зазоров и увеличения высоты сварочного шва используется присадочная проволока или присадочные прутки. Они должны быть из такого же сплава, что и основной металл. На плотно сведенных сторонах листовых сталей 1.0-1.5 мм возможна сварка без присадки, если на изделие не будут оказываться высокие механические нагрузки.
За счет остро заточенной вольфрамовой иглы сварочные швы получаются узкими и аккуратными, поэтому после наложения часто не нуждаются в обработке. Толщина проплавления зависит от силы тока. Самые мощные аппараты для аргоновой сварки выдают 400 А, чего хватит для сваривания деталей толщиной 30 мм. В таком случае применяются горелки с водяным охлаждением. При сварке тонких сталей до 5 мм подойдут аппараты с воздушным охлаждением.
Аргоновой сваркой соединяют:
Аргоно-дуговая сварка обеспечивает высокое качество проплавления и универсальна по свариваемым материалам. Возможна на переменном или постоянном токе, швы не нуждаются в зачистке, но стоят аппараты для TIG сварки дороже, чем для ММА.
Сварка полуавтоматом (MIG/MAG)
Сварка полуавтоматом имеет два обозначения в международной системе. MIG подразумевает защиту сварочной ванны инертным газом (Manual Inert Gas), а MAG — защиту активным газом (Manual Active Gas). К инертным газам относятся аргон и гелий, к активным — углекислота. Возможна сварка смесью аргона 80% и углекислоты 20%.
При сварке полуавтоматом дуга горит между концом проволоки и изделием. Проволока подается через горелку. Задействуется подающий механизм с роликами (чаще всего толкательный, хотя бывает и тянущий), барабан, катушка. Возможна установка кассеты весом 1-15 кг, что зависит от вместимости отсека полуавтомата.
Проволока одновременно выступает присадочным материалом. Поскольку подается она автоматически, то сварщику только остается управлять горелкой, задавая ширину и высоту шва. На аппарате есть регулировка силы тока и скорости подачи проволоки. Сварка ведется постоянным током, но есть модели AC/DC.
Полуавтоматы бывают моноблочными и с раздельным исполнением источника тока и подающего механизма. Есть оборудование с жидкостным и водяным охлаждением. Максимальная сила тока возможна до 500 А. Благодаря полуавтоматической сварке швы качественные, аккуратные, не нуждаются в зачистке, а скорость выполнения высокая. При установке соответствующей проволоки, MIG сваркой соединяют:
Существует разновидность полуавтоматической сварки без газа. Тогда сварочная ванна защищается газом от порошка, расположенного в полой части проволоки. Порошковая проволока позволяет выполнять соединение металлов, не используя громоздкий баллон, что упрощает транспортировку. Но качество швов порошковой проволокой значительно проигрывает сварке в газовой среде, поэтому подходит только для неответственных изделий или применения в полевых условиях, труднодоступных местах.
Сварка под флюсом
Стандарты флюсовой сварки прописаны в ГОСТ 8713-79. Дуга в сварке под флюсом горит между концом проволоки и изделием. Проволока служит электродом и присадочным материалом, подаваясь автоматически от барабана. Впереди сварочной головки движется бункер, из которого подается флюс.
Флюс — это гранулированное вещество для защиты сварочной ванны. Оно плавится и выделяет газ, отталкивающий воздух. Дуга горит в слое порошка, поэтому искры практически не вырываются на поверхность, обеспечивается минимальное разбрызгивание металла. Есть модели, которые после сварочной головки имеют всасывающее сопло. Оно снимает флюс с уже наложенного шва, чем достигается экономия расходного материала и очищение поверхности. Флюсы различаются по составу (высококремниевые, низкокремнистые, безкремнистые), что определяет их пригодность для сварки конкретных металлов.
Сварка под флюсом бывает автоматическая и полуавтоматическая. Сварочное исполнительное устройство (каретка) перемещается по изделию при помощи роликов, цепи. Источник тока располагается рядом на стационарном месте и связан с кареткой кабелями. Технология применяется для соединения труб большого диаметра, прокладки магистралей.
Газопламенная сварка
Ведется при помощи пламени от горелки. Для создания пламени используется ацетилен или пропан (в качестве горючего газа) и кислород (для увеличения мощности пламени). Температура факела достигает 2800-3100º С, что позволяет плавить кромки металла. Для заполнения сварочной ванны используется присадочная проволока, подающаяся свободной рукой сварщика.
Газовой сваркой чаще всего соединяют черные металлы, трубы, латают емкости. Энергонезависимость разрешает применять сварку в полевых условиях, на крышах, в тоннелях, подвалах. Подключение к баллонам выполняется через редукторы с манометрами. У кислородного редуктора манометров два — высокого и низкого давления. Потребуются дополнительные комплектующие (шланги, мундштуки, ниппели), чтобы все соединить в одну систему.
Горелки рабочей части и диаметру сопла:
Электрошлаковая сварка
Суть электрошлаковой сварки заключается в соединении двух сторон металла за счет тепла, выделяемого шлаковой ванной. Для этого зону стыковки заполняют токопроводящим флюсом. К нему подводится сварочный электрод (проволока), который разогревает флюс, образуя жидкий шлак. Электрод продолжает проводить ток, будучи погруженным в сварочную шлаковую ванну. Метод бездуговой. Температура повышается и кромки металла сплавляются между собой.
Диапазон толщины свариваемых металлов таким методом составляет 20-3000 мм. Шлаковой сваркой можно соединять:
Задействуется технология в химической промышленности, машиностроении, кораблестроении, авиационной промышленности.
Плазменная сварка
Для расплавления кромок и присадочного металла используется плазма. Оборудование состоит из источника постоянного тока, газового аргонового баллона, плазмотрона. Для отвода лишнего тепла от сопла плазмотрона (горелки), нередко предусматривается водяное охлаждение.
Газ подается в плазмотрон и нагревается электрической дугой. Благодаря этому он увеличивается в объеме до 100 раз. За счет теплового расширения он начинает истекать из сопла на высокой скорости. Это и есть плазма. Ее температура составляет 30 000º С, что превосходит характеристики других методов сварки.
По реализации технологии возможно два варианта:
При помощи плазменной сварки соединяют металлы толщиной до 9 мм во всех пространственных положениях. Метод подходит для сваривания:
Термомеханический класс сварки
Все перечисленные выше виды сварки относятся к термическому классу. В них соединение сторон осуществляется за счет высокой температуры, вырабатываемой дугой, пламенем или прохождением тока.
Существует еще термомеханический класс, где воздействие теплом комбинируется с давлением или прижатием. К таким видам сварки относятся: контактная стыковая, газопрессовая, диффузионная. Кромки металла разогреваются прохождением тока, за счет возросшего сопротивления в зоне контакта двух сторон, а затем дополнительно сдавливаются для лучшего соединения. Это образует сплошной, прочный шов. Нагрев может быть местным или общим. Метод применяется при выпуске металлопроката, кузнечной продукции, сборки конструкций.
Источник видео: FUBAG
Ответы на вопросы: какие виды сварки бывают: способы и классификации
