что такое сварка определение коротко

Что такое сварка и какие виды бывают

В промышленности, строительстве и при ремонте используются различные способы стыковки деталей конструкций. Наибольшее распространение получили разнообразные виды сварки, которыми скрепляют не только однотипные и разнородные металлы, но также стекло, пластик, керамику. Популярность технологии объясняется высокой прочностью и надежностью соединений.

Определение процесса сварки

Независимо от вида, сваркой называют технологию создания неразъемных соединений путем нагрева, деформирования или комбинированием обоих методов. Сущность сварки заключается в том, что под действием внешнего источника энергии (тепла, давления) между соединяемыми материалами образуются прочные связи на межатомном уровне. После кристаллизации в процессе остывания на стыке образуется сварочный шов. В зависимости от вида материала и условий проведения работы, это локальный или общий нагрев и деформирование стыкуемых поверхностей.

Классификация видов сварки

В зависимости от критериев, классификацию способов сварки выполняют по виду защиты расплавленного металла от кислорода воздуха, способу управления процессом, материалу и т. д. Также учитываются технологические особенности проведения сварочных работ. По способу воздействия на детали выделены три основных вида сварки:

Термический класс сварки

Эти способы сварки выполняются с образованием сварочной ванны из расплавленного металла деталей и электрода или присадочного материала.

Дуговая

Тепло для локального плавления металла заготовок выделяется при горении электрической дуги между электродом и заготовками. Для зажигания кратковременно касаются электродом поверхности, затем отводят на расстояние 2 — 5 мм. Чем короче дуга, тем выше ее температура.

Для соединения деталей используют следующие методы сварки:

Дуговой вид выполняется плавящимися и неплавящимися угольными или вольфрамовыми электродами с введением присадочной проволоки в рабочую зону. Для защиты расплавленного металла от соприкосновения с воздухом механизированные способы проводят под флюсом или в среде инертного газа.

Газовая

В отличие от дугового вида при газовой сварке нагрев и охлаждение материала происходит более медленно. Поэтому этим методом проще сваривать тонкостенную сталь, цветные металлы, проводить наплавку. Независимость от электроэнергии позволяет работать в полевых условиях.

Стык нагревается факелом горелки, который образуется при сгорании в чистом кислороде ацетилена, пропана, водорода, паров бензина или керосина. Шов формируется за счет плавления присадочного материала. Для сварочных работ чаще используют ацетилен, температура пламени которого доходит до 3100⁰C. Похожая по принципу работы плазменная сварка выполняется струей ионизированного газа с температурой больше 10000⁰C.

Лучевая

Технология основана на плавлении материала деталей световым лучом лазера или потоком электронов, создаваемого электронной пушкой. Оба метода применяются преимущественно в радиоэлектронной отрасли для соединения и крепления микроэлементов. Чтобы луч не рассеивался, электронно-лучевая сварка проводится в вакуумной камере.

Лазерная сварка позволяет накладывать швы с высокой точностью. При этом, практически не нагреваются прилегающие поверхности, что исключает деформирование даже очень тонкого материала. Для работы в труднодоступных местах изменяют направление луча призмами. Процесс рекомендуется проводить в среде инертного газа.

Термитная

Для сварки этого вида используют порошкообразную смесь (термит), состоящую из алюминия, магния, окислов железа. При сгорании образуется тепло, которое расплавляет кромки заготовок. Расплавленный термит смешивается с металлом деталей, после кристаллизации образуется соединение.

Для запуска процесса термит дистанционно поджигают пиропатроном, электрическим разрядом, бикфордовым шнуром. Температура горения смеси достигает 2700⁰C, которой достаточно для сварки металлов распространенных видов. Термитным способом ремонтируют крупногабаритное оборудование, рельсы, сращивают провода на линиях электропередачи.

Электрошлаковая

Эта разновидность термической сварки применяется для соединения стали толщиной от 5 см до 3 м. Заготовки устанавливают вертикально, зазор между ними с обеих сторон закрывают подвижными ползунами из меди с водяным охлаждением. Снизу на поддон насыпают слой флюса, под которым зажигают дугу.

После расплавления флюса образовавшийся шлак становится электропроводным. Дуга гаснет, но проходящего через шлак тока хватает для плавления новых порций флюса, электрода и кромок. По мере остывания расплава в сварочной ванне ползуны постепенно передвигаются выше. Этим способом соединяют заготовки за один проход независимо от их толщины без образования трещин.

Термомеханический класс сварки

Комбинированными видами соединяют небольшие детали, если другими способами невозможно создать качественный шов. К термомеханическому классу относят следующие виды сварки:

Кузнечная

Этим способом соединяли железные заготовки задолго до изобретения современных классов сварки. Заготовки нагревают в горне, кладут одна на другую, скрепляют ударами молота. Механизированный подвид, когда заготовки сдавливаются прессом, называют прессовой сваркой.

Качество соединения зависит от опытности мастера. Перечень металлов, которые можно сваривать этим методом, ограничен видами с хорошей пластичностью. Из-за малой производительности и низкой надежности соединения кузнечный вид сварки применяется редко.

Контактная

Металл нагревают током, проходящим через место соприкосновения заготовок, затем сжимают или осаживают. Этот вид легко автоматизируется, поэтому широко используется на предприятиях машиностроительной отрасли в составе роботизированных комплексов.

В зависимости от решаемых задач контактный вид сварки выполняют как:

Диффузионная

Технология основана на взаимном проникновении (диффузии) атомов материалов, если их плотно прижать один к другому. При нагреве скорость обмена частицами увеличивается. Сварку проводят в вакуумной камере или среде инертного газа. Детали сжимают с усилием не меньше 20 МПа, поверхностные слои нагревают электротоком до температуры близкой к точке плавления. Для надежного сцепления заготовки оставляют в этом положении на некоторое время, не отключая ток.

Механический класс сварки

Эти виды сварки выполняют за счет энергии трения, взрыва, давления, ультразвука. При их воздействии выделяется тепло, достаточное для плавления материала.

Трением

Технология входит в список перспективных разработок. Одну из соединяемых заготовок крепят неподвижно, другая, прижатая к ней, вращается. Подробная классификация сварки трением включает следующие подвиды:

Холодная

В основу технологии заложен принцип сжатия деталей пуансонами с усилием 1 — 3 ГПа. Точечную сварку проводят стержнями, шовную роликами. Пуансон вдавливают в заготовку до образования пластической деформации, что способствует появлению межатомных связей и созданию соединения между деталями. Сварку выполняют простым сжатием или со сдвигом деталей после сдавливания. Прочность соединения зависит от качества подготовки места стыка, степени сжатия, характера воздействия (вибрационное либо статичное).

При соединении встык величину деформации ограничивают размером выступающих из зажимов частей заготовок. Чтобы предотвратить коробление листов при соединении внахлест, их закрепляют прижимами. После пластической деформации металл становится тверже, поэтому прочность шва выше, чем у заготовок.

Холодный вид соединения применяют для работы с алюминием, медью, цинком, серебром и другими металлами с низкой температурой плавления.

Взрывом

После подрыва подвижная деталь под действием ударной волны с большой скоростью ударяется о нижнюю пластину. В месте соприкосновения образуется давление, значительно превышающее прочность металлов, при котором материал начинает течь как жидкость. В результате поверхности одновременно деформируются, создавая соединение. Длительность процесса не превышает миллионных долей секунды, поэтому диффузия происходит только в поверхностных слоях.

Несмотря на то, что до сих пор не разработана детальная методика этого вида, сварка взрывом получила широкое применение в промышленности для стыковки разнородных материалов. Таким способом получают биметаллические соединения, детали и заготовки больших размеров, наносят плакирующие слои толщиной до 45 мм.

Ультразвуковая

Такой вид сварки проводится преобразователем ультразвуковых волн в механические колебания в сочетании с небольшим давлением. При воздействии на поверхность сначала за счет сухого трения разрушается оксидная пленка, затем плавится материал. Поэтому нет необходимости в тщательной подготовке стыка. Для повышения прочности шва детали предварительно подогревают.

Помимо металлов, в том числе тугоплавких, этим видом соединяют пластик, кожу, ткани. Также доступно сваривание стекла и керамики с металлом, фольги толщиной 0,001 мм. При необходимости детали можно сваривать с металлической или пластмассовой прослойкой между ними.

В сварочном деле постоянно что-то меняется, улучшается, дорабатывается. Поэтому для повышения мастерства полезно знакомиться с новинками и тестировать на практике. Какие-то из них пригодятся профессиональным сварщикам, другие для домашних работ.

Источник

Доступно о сварке для новичка: виды, методы и понятия

Хотели узнать что такое сварка, каких типов она бывает, в чем понятие сварочнх работ? Какими методами соединяют изделия из металла и какое оборудование применяют? Об этом и много другом вы узнаете в нашей статье.

Что такое сварка? Такой вопрос у специалиста вызовет улыбку. Человек, который краем уха слышал, что есть такой термин, захочет узнать об этом более подробно. Постараемся просветить людей, ничего не знающих об этом, и рассказать все о сварке, ее типах и видах сварочных работ.

Определение и понятие свариваемости

Конструкции и изделия из металлов, да и не только из них, изготавливаются разъемными и неразъемными. Сварка является способом соединения, относящегося как раз к последнему типу, т. к. такую конструкцию невозможно разобрать, не разрушив.

За счет чего получают соединение неразъемного типа и каким образом это можно осуществить? В ГОСТ 2601-84 дается определение этого термина. Происходит межатомная связь между кромками соединяемых частей, но для этого необходимо создать определенные условия. Их три: нагрев до расплавления, давление или комбинация указанных способов. Место соединения называется швом сварного соединения. Представляет собой сплав, который образуется в результате плавления кромок или плавления с добавлением присадочного материала, а также с помощью давления или одновременного действия обоих видов – плавления или пластического состояния и давления.

Термин «сварная конструкция» означает, что она изготовлена каким-либо видом сварки из металлических конструкционных частей. Невозможно назвать отрасль, где бы не применялась сварка – выдающееся изобретение русских ученых. С ее помощью не только соединяют отдельные части, но и наплавляют слои металла на изношенные участки или для придания особых свойств верхнему слою. Этим методом режут металл на части, осуществляют демонтаж и выполняют ремонтные работы. Сваркой соединяют заготовки из разных марок металлов толщиной от сотых долей мм до 2 метров. Остается правильно подобрать вид сварки и технологию ее проведения.

От того, к какой группе относится металл, зависят выбор способа сварки и технологии ее осуществления. Хорошо свариваемые материалы не требуют особых условий проведения сварки. Их не подогревают ни до, ни в процессе сварки, ни после ее осуществления. Удовлетворительно свариваемые металлы должны перед выполнением сварки подогреваться до установленной техпроцессом температуры, а также после ее окончания подвергаться термической обработке. Такие меры помогут предотвратить возникновение трещин в процессе проведения сварки. Ограниченно свариваемые металлы подвергают термообработке до соединения кромок заготовок и после застывания шва. Марки металлов, относящиеся к плохо свариваемым, склонны к трещинообразованию и требуют особых условий работы. Это термообработка до процесса соединения, подогрев в ходе ведения сварочного процесса и после его осуществления, а также создание особых условий охлаждения.

Различают 2 разновидности свариваемости:

Первый вид подразумевает воздействие сварочного цикла на получение шва, который должен соответствовать эксплуатационным свойствам изделия. Второй – получение соединения с требуемой химической связью. Получаемый при ведении и окончании сварочного процесса шов должен по химическим характеристикам соответствовать соединяемому металлу, а по прочности и герметичности не уступать металлу, из которого изготовлена конструкция или изделие.

Классификация

Виды сварки, которых насчитывается около 100, относят к одному из 3 классов, в зависимости от применяемого оборудования и технологии выполнения:

Каждый вид имеет свои характерные особенности, оборудование сварочного поста, расходные материалы и нюансы выполнения. Сварка является распространенным способом изготовления продукции и конструкций, которые широко применяются во многих отраслях промышленности, сельского хозяйства, судо— и кораблестроении, строительстве, при осуществлении наплавочных и резательных работ.

Внимание! Независимо от выбранного способа сварки кромки соединяемых деталей должны быть подготовленными к ведению процесса – очищены от загрязнений и зачищены до блеска.

Термические классы сварки

Дуговая. Может осуществляться вручную, полуавтоматами с флюсовой и газовой защитой. При этом используется электрод неплавящийся или плавящийся. Сущность метода: в результате горения сварочной дуги образуется тепло, которое приводит в жидкое состояние кромки соединяемых частей, они, перемешиваясь, образуют при застывании шов. Покрытие на стержне электрода способствует получению качественного прочного соединения и защищает от воздействия вредных компонентов, имеющихся в составе воздуха.

Полуавтоматическая сварка под слоем флюса – это процесс, при котором перемещение дуги выполняется сварщиком вручную, а проволока и флюс подаются в автоматическом режиме, что повышает производительность труда. У автоматической сварки перемещение дуги тоже выполняется автоматически. Соединение осуществляется с помощью специально для этих целей разработанных аппаратов и установок отечественных или зарубежных производителей. Применяемое в качестве флюса вещество выполняет защитную функцию и восполняет сварной шов химическими элементами, которые выгорают при расплавлении в основном металле.

При осуществлении соединения с применением защитных газов сварочная ванна может защищаться активными (вступающими в реакцию с металлом) или инертными (не вступающими с металлом в реакцию) газами. Сварку при серийном и многосерийном производстве выполняют полуавтоматами, автоматами или роботами.

Газовая. Расплавление выполняется пламенем, исходящим из горелки при сжигании газа в смеси с кислородом. Горючими веществами служат ацетилен, смеси пропан-бутановые, пары жидких горючих и др.

Лучевая. Имеет несколько разновидностей по способу осуществления: электронами, ионами и плазмой. Применяют для изготовления конструкций и изделий из металлов и сплавов, относящихся к тугоплавким и активным в химическом плане. Например, соединение электронно-лучевым способом выполняется в герметизированной камере, из которой откачан воздух до необходимой степени разряжения. Плавление кромок осуществляется лучом быстролетящих электронов и фокусируемых специальной электромагнитной системой. Энергия движения электронов превращается в тепло. Соединение может происходить с колебаниями электронного луча в разных плоскостях и без них.

Пример выполнения термитной сварки по месту проведения работ на видео:

Электрошлаковая. Используется тепло, которое выделяется при пропускании сварочного тока через специальное вещество – шлак электропроводного типа. Соединяют таким способом заготовки из металла толщиной до 100 см. Различают сварку одно—, двух— и многоэлектродную. Электрод может быть проволочным, пластинчатым или в виде мундштука.

Основные виды сварки механического класса

Сварка трением. Соединение кромок происходит за счет нагрева, осуществляемого трением, которое вызвано перемещением их относительно друг друга или вставки между ними с применением давления. Используется для соединения металлов, сплавов и термопластиков, которые являются продукцией авиа— и автомобилестроения.

На видео показана технология осуществления сварки трением:

Холодная сварка. Соединение кромок выполняется без нагрева внешними источниками тепла, за счет проникновения сварочной массы жидкой или пластилинообразной в поверхности кромок при их деформировании. Масса – это состав полимерного типа, обладающий свойствами прочно склеивать части. По форме выполнения соединения она может быть точечной, стыковой и шовной и выполняться со сдвигом или сдавливанием. Такой вид сварки используется в ремонтных целях работниками ЖКХ. Его часто применяют домашние умельцы.

Ультразвуковая сварка. Источником энергии являются колебания продольные и изгибные ультразвукового типа. Применяют ультразвук мощностью до 10 кВт частотой от 18 до 180 кГц. Соединение происходит за счет механических колебаний, теплового эффекта от них и внешнего давления, которое прикладывается к поверхностям. Это позволяет соединять заготовки в труднодоступных местах по рельефу, с раздавливанием кромок, внахлест и другими видами конфигурации.

Термомеханические классы сварки

Соединение выполняется комбинированным способом – с использованием давления и нагрева. Методы сварки следующие:

Кузнечная. Этот вид еще называют «сварка ковкой». Сущность способа: на разогретый до определенной температуры металл воздействуют ударным инструментом (молотом или рабочим органом кузнечного пресса). Применяется для сварки сталей с содержанием углерода не более 0,3%.

Контактная. Соединение заготовок выполняют на специальных сварочных машинах, которые называются контактными. Детали могут соединяться в одной или в нескольких точках, по шву, рельефу, плоскости касания и методу, разработанному нашим соотечественником Игнатьевым. По характеру протекания процесса швы выполняются с оплавлением прерывистым и непрерывным, а также сопротивлением. В месте расположения электрода происходит нагрев и сжатие. Контактная сварка широко применяется при изготовлении корпусов металлоконструкций, деталей и изделий, применяемых в автомобильной, машино—, судостроительной промышленности, сельском хозяйстве.

Диффузионная. Соединение кромок осуществляется за счет взаимной диффузии атомов при воздействии температуры. Сварка может происходить за счет индукционного, радиационного, светового нагрева с прокладкой промежуточной и без нее.

Вы когда-нибудь сталкивались со сваркой, особенно с ее уникальными видами? Поделитесь своим опытом в комментариях.

Источник

Кратко о сварке и её основных видах.

Все виды сварок можно разделить на три категории: сварка плавлением, сварка давлением и термомеханическая сварка.
К сварке плавлением относятся виды сварки, осуществляемой плавлением без приложенного давления. Ее суть состоит в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Источником нагрева могут быть электрическая дуга, газовое пламя, плазма и т.д. При всех видах сварки плавлением образующийся жидкий металл одной кромки соединяется и перемешивается с жидким металлом другой кромки, создаётся общий объем жидкого металла, который называется сварочной ванной. После затвердевания металла сварочной ванны получается сварочный шов.
При термомеханической сварке используется тепловая энергия и давление. Объединение соединяемых частей в монолитное целое осуществляется за счет приложения механических нагрузок, а подогрев заготовок обеспечивает нужную пластичность материала.
К сварке давлением относятся операции, осуществляемые при приложении механической энергии в виде давления. В результате металл деформируется и начинает течь, подобно жидкости. Сваркой давлением хорошо свариваются только пластические металлы: медь алюминий, свинец и другие. Так же такую сварку называют холодной сваркой.

Далее рассмотрим самые распространенные виды сварки – это сварка электродом с покрытием, сварка проволокой и сварка вольфрамовыми электродами в аргоне.

Ручная дуговая сварка штучными электродами с покрытием. ММА.

Электрод имеет вид стержня диаметром 1,5-10 мм, закрепляемого в ручном электрододержателе. При прикосновении электрода к свариваемой металлической детали замыкается цепь тока, и конец электрода нагревается. Если затем электрод отвести на 3-5 мм от детали, то устанавливается дуговой разряд, за счет которого далее и поддерживается ток. Интенсивный локальный нагрев вызывает расплавление основного металла (металла детали) вблизи дуги разряда. Конец электрода тоже расплавляется, и металл электрода вливается в расплавленную «сварочную ванну» основного металла. Сварщик, следя за тем, чтобы дуговой промежуток не изменялся, ведет электродом вдоль состыкованных кромок свариваемых деталей. При прохождении электрода образуется расплавленная сварочная ванна из основного металла и металла электрода, которая затем сразу же затвердевает. В результате однократного прохождения дуги по контуру сварки образуется сварочный валик.
Описанный способ сварки довольно универсален и применяется для сварки мягкой и легированных сталей, чугуна, нержавеющих сталей и в некоторых случаях цветных металлов. ММА характеризуется простотой, надежностью, высокой экономичностью, качеством, отсутствием газовых баллонов, Из минусов стоит отметить достаточно грубый результат и низкую производительность.
Сварка ММА может стать выбором, как профессионального работника, так и новичка. Она находит широкое применение в строительстве и монтаже металлоконструкций, в различных направлениях тяжелой промышленности. Это может быть выбором слесарной мастерской по изготовлению металлических дверей, машиностроительного завода или обычного дачника, решившего своими руками сделать решетки к подвальным оконным проемам.

Полуавтоматическая сварка электродной проволокой в среде защитного газа. MIG/MAG.

Разделяют сварку в атмосфере инертного газа, к примеру аргона, (MIG) и в атмосфере активного газа, к примеру углекислого газа, (MAG). В качестве электрода используется металлическая проволока, к которой через специальное приспособление (токопроводящий наконечник) подводится ток. Электрическая дуга расплавляет проволоку, и для обеспечения постоянной длины дуги проволока подаётся автоматически механизмом подачи проволоки. Для защиты от атмосферы применяются защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки вместе с электродной проволокой. Следует заметить, что углекислый газ является активным газом — при высоких температурах происходит его диссоциация с выделением кислорода. Выделившийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители (такие, как марганец и кремний). Другим следствием влияния кислорода, также связанным с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в аргоне или гелии.
Этот способ сварки характеризуется высокой производительностью и малым количеством дыма, к минусам же следует отнести неаккуратность шва, наличие баллона и ограниченное использование на открытом воздухе.
Такой метод получил широчайшее распространение в европейских и североамериканских странах. Он позволяет работать с низколегированными и высоколегированными сталями, со многими видами чугуна, алюминием, медью, никелем, марганцем и их сплавами, выполнять соединение разнотипных металлов.

Ручная сварка неплавящимися вольфрамовыми электродами в среде защитного газа. TIG.

Источник