Технические характеристики определяют схему работы, степень автоматизации или механизации и непрерывность процесса, а также средства защиты сварочной ванны. Это, например, дуговая сварка под флюсом или в газовой среде, ручная, полуавтоматическая и автоматическая сварка, непрерывная или точечная сварка и другие.
Сварочные технологии: принципы, способы, классификация
Сварка — это процесс получения неразъемных соединений. Для этого используются различные сварочные процессы, но почти все они основаны на одном и том же принципе. Внешний источник энергии, тепло, давление или их комбинация, заставляет материалы образовывать прочные связи на атомном уровне.
Сварочные процессы различаются по способу воздействия на материалы, типу кислородной защиты, способу управления процессом, материалам и т.д. Каждый метод используется для решения конкретных задач в промышленности, строительстве и быту. С помощью нашей статьи вы сможете разобраться в методах сварки материалов и их тонкостях.
Принципы сварочных технологий
Технология сварки основана на использовании очень высоких температур. Дуговая сварка создает неразрывную связь между металлическими элементами, и шов получается таким же прочным, как и основной материал изделия.
Таким образом, создается непрерывная структура благодаря связи на молекулярном уровне.
Электросварка считается самым надежным методом соединения деталей. При этом процессе сварки детали свариваются при высокой температуре.
Принцип работы большинства современных сварочных аппаратов заключается в использовании электрической дуги для нагрева небольшого участка металла до температуры плавления.
Для возникновения дуги металл детали и токопроводящий электрод должны взаимодействовать с металлическим стержнем и защитной массой и иметь разные заряды.
Там, где падает дуга, металл заготовки начинает плавиться. В то же время электрод плавится, и его частицы попадают в область, которую мастер называет сварочной ванной.
Рекомендуемые статьи
В то же время защитный слой электрода разрушается, в результате чего выделяются газы, которые защищают сварочную ванну от контакта с воздухом. Расплавленный шлак покрывает горячий металл, благодаря чему поддерживается необходимая температура. Помните, что невозможно выполнить процесс сварки без шлака на поверхности сварочной ванны.
Шов формируется параллельно движению ванны, когда сварщик перемещает электрод. Однако важно, чтобы присадочный металл двигался с нужной скоростью и под определенным углом к поверхности заготовки. Эти параметры, а также характеристики тока выбираются в зависимости от типа конкретного соединения
Сварка может производиться постоянным или переменным током. В первом случае выбираются инверторы, а во втором требуется трансформатор, что более сложно. Это связано с тем, что при переменном токе дуга скачет, а само оборудование большое и тяжелое.
Дуга и трансформатор создают громкие звуки, а устройство перегружает сеть, вызывая перепады напряжения. Последнее может быть опасно для бытовой техники.
Большинство инверторов работают от напряжения 220 В, они гораздо меньше трансформаторов и весят от 3 до 8 кг. Эти устройства работают тише и практически не изменяют напряжение в сети. Дуга, образуемая постоянным током, не «прыгает», что облегчает проведение сварочных работ. Учитывая все эти преимущества, специалисты рекомендуют осваивать технику сварки с помощью инверторных аппаратов.
Способы сварки
Существует множество видов сварки. Мастеру важно знать их и иметь представление о различных видах сварки, чтобы не ошибиться при выборе оборудования, расходных материалов, режимов. Это значит, что вы будете создавать качественные, красивые и надежные швы. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, а также тонкости в применении.
Существуют методы сварки, основанные на использовании тепла, давления или двух методов одновременно. Поэтому все известные методы сварки делятся на две группы: Сварка плавлением и сварка давлением.
При сварке образуются прочные, неразрывные связи между атомами металлических изделий. Поэтому на первом этапе работы мастер должен расположить детали на минимальном расстоянии друг от друга.
Однако этого недостаточно для достижения взаимопроникновения атомов, так как будущая деталь имеет нормальную температуру. Сварке деталей препятствует твердость металла и отсутствие полного контакта между поверхностями даже при самой качественной обработке.
Кроме того, примеси, окислы и жировые пленки остаются в материале и препятствуют образованию надежного сварного шва.
Прочный физический контакт может быть достигнут путем применения высокого давления или оплавления краев деталей. В обоих процессах зазор между деталями устраняется, так что они образуют единое целое.
Могут использоваться как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды — выбор конкретного типа основывается на кратком описании основных процессов сварки. Важно знать, что каждый метод сварки требует специфического оборудования.
Что это такое?
История сварки увлекательна, как любой захватывающий роман. Можно даже предположить, что сварка практически зародилась в ту же эпоху, что и цивилизация. Уже первые кузнецы познакомились с практикой сварки металлов давлением. Но, конечно, на протяжении веков и тысячелетий она развивалась и совершенствовалась. Сварка и пайка железа была неотъемлемой частью повседневной жизни вплоть до конца 19 века, а в некоторых местах активно использовалась до середины 20 века.
Однако развитие науки и техники создало основу для многих видов сварки, о которых в прошлом можно было только мечтать. На ранних этапах сварка осуществлялась с помощью электрического тока. Позже появились различные газовые и модифицированные электрические, плазменные и ультразвуковые процессы. На службу сварщикам были поставлены взрывные процессы и процессы высокого давления, ультразвуковые и водонапорные процессы, лазерные установки и роботизированные системы. Однако суть процесса остается такой же, как и 5000 лет назад — в нем участвуют два или более куска металла или сплава, которые необходимо качественно соединить.
Виды
Среди методов и видов сварки есть один, известный (даже неспециалистам) как автогенная сварка. Суть ее очень проста: при сгорании газа образуется очень горячее пламя. Температура превышает 3000 градусов. Ни один из металлов и сплавов, используемых в повседневной жизни или на транспорте, не выдерживает такого сильного нагрева. Поэтому можно сказать, что оксиацетиленовая сварка является универсальной.
Самой сложной частью печи для оксиацетиленовой сварки является специальная горелка. Промышленное оборудование такого типа может работать с различными газами. Однако в большинстве случаев все же используются проверенные газы — ацетилен и пропан-бутан. Они хорошо зарекомендовали себя для сварки практически всех конструкций и изделий.
Следует подчеркнуть, что, несмотря на свою доступность и относительную простоту, оксиацетилен может работать только по строго определенной схеме — любое отклонение от нее приведет к ухудшению качества.
Когда мы говорим о преимуществах и недостатках ацетиленовой сварки, важно отметить:
- автономность от электросетей и электрооборудования (но иногда без его употребления все же не обойтись, если решается ответственная или «очень тонкая» задача);
- изменение степени прогрева сварочной ванны только лишь за счет корректировки расположения горелки;
- легкость профилактики прожогов — за счет того же самого маневра;
- мобильность техники;
- взрывоопасность, пожароопасность и токсичность газа;
- сравнительно малую производительность процесса;
- высокую площадь нагрева (много энергии тратится зря, да и напрасный разогрев металла отрицательно сказывается на нем);
- обязательную высокую квалификацию исполнителя;
- малую пригодность для крупного серийного производства.
Орбитальная сварка занимает важное место в классификации методов сварки. Нет, она не осуществляется на орбитальных станциях. Она предполагает использование электрической дуги, которая вращается вокруг свариваемой трубы. Этот вариант считается технически сложным — самые опытные сварщики уважают тех, кто освоил эту технику. Преимущество заключается в том, что можно получить очень безопасный сварной шов, независимо от сечения и размера соединяемых деталей.
Все орбитальные сварочные аппараты являются полностью автоматическими. К ним относятся:
- электроды особо тугоплавкие из вольфрама;
- «голова» (с системой фиксации на трубе);
- аппарат подачи защитного газа;
- управляющая электронная система.
Одним из самых интересных видов является орбитальная сварка. Здесь разница заключается не в используемом оборудовании (используется то, что наиболее удобно в данный момент), а в эстетическом совершенстве создаваемых конструкций. Сварщик-художник обязан получить тончайшие, но в то же время чрезвычайно прочные и устойчивые швы. Художественные методы сварки подходят для придания формы:
- калиток;
- заборов;
- ворот;
- декоративных фигур;
- предметов обихода;
- фасадных конструкций и ряда других вещей.
Индукционная технология все чаще используется при строительстве трубопроводов. По сути, это электросварка, но с той важной особенностью, что для нее требуются токи высокой частоты. Эта техника позволяет использовать широкий спектр легированных сталей. Потребление энергии значительно ниже при одинаковом количестве материала. Однако поверхностное распространение тока ухудшает результат. Наиболее часто используются кабели контактного тока.
Термические классы
Дуговая
Этот тип сварочной технологии чаще всего встречается «в обиходе» на строительных площадках и промышленных рабочих местах. Электрический разряд нагревается до такой степени, которая совершенно недоступна даже самым лучшим газовым горелкам. Дуга создает сварочную ванну, которая затем застывает и образует сварной шов. Но за этой кажущейся простотой скрывается очень тщательная работа, и ошибка сварщика может иметь очень неприятные последствия.
Дуговая сварка — это совсем другое:
- ручной;
- частично автоматизированной;
- полностью автоматизированной (чем выше степень автоматизации, тем больше требования к квалификации исполнителей и качеству оборудования).
Газовая
Существует несколько методов сварки с использованием горючих газов. Существуют различные виды сварки горелкой с порошковой проволокой, но все они, независимо от используемого газа и поставленной задачи, значительно опережают дуговую сварку в плане мобильности и гибкости. Работы можно выполнять практически в любом месте, где можно установить баллоны и шланги. Однако даже самая распространенная комбинация ацетилена и кислорода стоит дороже, чем электричество. Другие газы стоят еще дороже.
Важно: Газовая сварка намного эффективнее дуговой:
- медным;
- свинцовым;
- чугунным;
- латунным изделиям и конструкциям
Какие бывают виды сварочных работ
В металлургии, производстве, сборке и ремонте применяются различные виды сварки. Сварка используется для неразъемного соединения металлических компонентов, для соединения металлических деталей между собой, для устранения дефектов металлических поверхностей и предметов. Цена сварки зависит в первую очередь от мастерства исполнителя, так как от качества, точности и аккуратности сварки зависит безопасность, долговечность и защита.
Процесс сварки представляет собой образование шва в металле при высокой температуре. Сварной шов образуется в плоскости поперечного сечения. Детали нагреваются до температуры плавления и затем соединяются вместе. Они становятся единым целым. Это самое надежное соединение. Существует два основных процесса сварки: Сварка плавлением и сварка давлением. В первом методе используется газовое, дуговое, лучевое, лазерное и тепловое оборудование. Второй метод использует ультразвуковое и газовое оборудование под давлением. Сварка плавлением является наиболее распространенным и популярным методом. Сварка — это не только сваривание деталей между собой. Она также включает в себя сборку конструкций. Процесс должен соответствовать стандартам качества. При проведении сварочных работ важно соблюдать нормы безопасности. После сварки и сборки сварной детали она подвергается механической обработке: Ее шлифуют и, при необходимости, окрашивают.
Виды сварочных работ
- ручная;
- полуавтоматическая;
- автоматическая.
При ручной сварке используются электроды, которые нагреваются за счет нагрева свариваемой конструкции. Это именно та работа, для которой важно мастерство сварщика. Ручная сварка может использоваться для соединения деталей в труднодоступных местах и для создания швов, которые невозможно выполнить с помощью машин.
При полуавтоматической сварке проволока подается в зону сварки с определенной скоростью, а свариваемая область обрабатывается защитным газом или активным газом для защиты металла. Сварка получается более точной и качественной. Работа выполняется быстро.
Автоматическая сварка чаще всего используется на производстве. Она механизирована или даже управляется роботами. Они следят за тем, чтобы дуга горела постоянно, а сварной шов был максимально прямым, точным и прочным.
Что относится к сварочным работам
Инструменты и оборудование, используемые для сварки, сильно различаются.
Дуговая сварка
Самый простой и распространенный вид сварки. Для него требуются электроды, между которыми создается электрическая дуга. Она является источником тепла для плавления металла. Дуга представляет собой разряд в газообразной среде.
Это универсальный процесс сварки, который можно использовать для соединения практически любого металла. Сварку можно выполнять в любом месте, даже в ограниченном пространстве. Условия окружающей среды не имеют значения: сварку можно выполнять даже в неблагоприятных условиях.
Недостатками являются низкая мощность сварки и трудности с зажиганием. При зажигании могут возникнуть проблемы с прилипанием электрода. Кроме того, дуговая сварка вредна для здоровья сварщика из-за испарения корпуса электрода. Дуговая сварка требует опыта и мастерства от того, кто ее выполняет. Новички не справляются с этой задачей.
Современное оборудование помогает снизить риски и недостатки. Для дуговой сварки необходимы трансформаторы или инверторы.
Электроды выбираются в зависимости от металла и диаметра. Для надежного соединения свариваемых деталей желательно, чтобы металлы детали и электрода были однородными.
Дуга зажигается путем прокалывания или касания. Затем необходимо убедиться, что она горит равномерно. Для этого электрод держат на постоянном расстоянии около 2 мм от поверхности. Когда электрод горит, его необходимо опустить. Однако его не следует подносить близко к металлу, чтобы он не прилип.
Газовая сварка
Кромки соединяемых деталей нагреваются до температуры плавления с помощью газовой горелки. Этот вид сварки относительно прост, не требует дорогостоящего оборудования или расходных материалов и потребляет мало энергии.
Минусы — низкая скорость нагрева металла. При сварке более толстых изделий эта скорость снижается еще больше, поэтому данный метод следует использовать для сварки листов толщиной не более 6 мм. Еще один недостаток — риск деформации. Газовой сваркой можно соединять почти все виды металлов.
Здесь не нужны электроды. Вместо них используется присадочная проволока. При нагревании в металле образуется сварочная ванна, которая защищена газообразной средой. Для сварки используется смесь ацетилена и кислорода. Для металлов с низкой температурой плавления можно также использовать метан или пропан-бутан.
Аргоновая сварка
Необходимы вольфрамовые, графитовые или угольные электроды. Также необходим защитный газ: аргон, азот, гелий. В зависимости от свариваемого металла может использоваться и газовая смесь. Для процесса сварки требуется переменный или постоянный ток.
Это не самый производительный процесс сварки, но он обеспечивает очень высокое качество шва. Это трудоемкий процесс, требующий большого опыта и внимания к деталям. Аргонодуговая сварка используется, когда требуется очень прочный шов, способный выдерживать повышенные нагрузки. Таким способом сваривают газопроводы, пищевые резервуары, сосуды под давлением и т.д.
Механические виды сварки
В этом случае соединение достигается только за счет механического воздействия на детали. Это позволяет эффективно сваривать разнородные металлы после сварки и соединять неметаллические металлы с металлическими.
К таким процессам относятся ультразвуковая, холодная сварка, сварка взрывом и другие. При сварке взрывом на стык подается энергия взрыва. При ультразвуковой сварке в материал вводятся ультразвуковые колебания для достижения пластической деформации. При холодной сварке соединяемые детали охлаждаются, а затем подвергаются механической обработке.
Термомеханические и механические процессы применяются в основном в промышленности, так как возможность их использования в быту ограничена высокой стоимостью процесса и спецификой оборудования.
Упорядоченная последовательность действий во время сварки
Недостаточно просто знать технологию сварки, необходимо также понимать, что написано в документации на оборудование и из чего состоит процесс сварки.
Это, конечно, относится к работе мастеров с опытом работы в массовой промышленности. Если вы работаете дома, то эта информация вам не нужна, но и лишними эти знания не будут.
Начнем с краткого описания обычной процедуры процесса сварки:
- Создание схемы.
- Создание технологической карты.
- Обустройство места для работы и обработка металла.
- Сама сварочный процесс.
- Очищение элементов.
- Проверка качества.
Сам процесс подготовки состоит из всего вышеперечисленного. Описание процесса происходит после создания схем, описывающих конечный продукт. Схема составляется на основе стандартов, с учетом качества конечного продукта и экономичности производственного процесса.
Технологическая карта
Само производство продукции фиксируется на специальных бланках. Классическая форма для описания производства называется «технологическая карта».
Он используется для описания рабочего процесса. Если вы изготавливаете целую линию продукции или массовое производство, описание должно быть очень подробным и описывать все тонкости работы.
В листе указываются материалы, используемые для изготовления изделия, способы варки, применяемые для соединения деталей, инвертор, используемый для сварки, материалы, используемые для присадок, силовые и газовые линии и минералы, используемые при сварке.
Также записывается последовательность соединений, их размер и другие детали.
Качество электрических проводников данной формы, их размер, скорость подачи, скорость сварки, слоистость соединения, предпочтительные настройки инвертора, происхождение минерала записываются в этой форме.
Перед работой детали подготавливаются; они очищаются от ржавчины, грязи и смазки. Для удаления поверхностной смазки используются растворители. Если элемент имеет видимые дефекты в виде трещин, его не следует использовать.
После завершения работ сварной шов проверяется. Этому вопросу посвящена другая статья, но здесь мы опишем наиболее важные методы проверки.
Во-первых, мастер может определить наличие неровностей в сварном шве. Мастер использует вспомогательный тест, при котором он применяет дополнительное оборудование (магнит, излучение или ультразвук).
Конечно, не каждая неровность считается недопустимой. Для некоторых работ составляется список допустимых нарушений, если они не влияют на конечный результат изделия.
Проверку может проводить мастер или человек, знакомый с процедурой. Его данные вносятся в бланки, и он отвечает за проверку процесса и конечного результата.
Вывод
Мы описали наиболее важные моменты. Невозможно охватить все процессы сварки в одной статье.
Для сварщика теоретическая часть по сварке необходима, но без применения ее на практике она бесполезна.
Поэтому, прочитав статьи, приступайте к работе и пробуйте те методы, которые работают лучше всего для вас, и результат будет лучше. Удачи вам!
Профессиональный сварщик 6-го разряда с 15+ годами практического опыта (не считая обучения) Я регулярно просматриваю опубликованные статьи и отвечаю на ваши вопросы! Не стесняйтесь спрашивать! =)
