Сварка металла

Выражение «сварка металла» в заголовке сайта написано не зря, потому что существует сварка пластика и даже керамики. В материалах же сайта будет в основном рассматриваться тип сварки, применяемый в промышленности и в быту с нагревом металла в месте соединения до состояния его расплава, без давления и сжатия. Хотя мы все же рассмотри подробно и такие виды сварки, как термомеханическая, механическая, термическая и другие.

Термомеханическая сварка

Термомеханическая сварка осуществляется нагреванием и одновременным сжатием при умеренном давлении. Самый древний (и, пожалуй, самый первый в истории человечества) вид сварки который можно отнести к термомеханическому – это ковка. Когда хорошо разогретый в горне металл делается пластичным, и при механическом воздействии молотом осуществляется процесс диффузного переноса частиц металл из одной части поковки в другую.

Дополнительный разогрев заготовок происходит ко время ковки, когда часть кинетической энергии молота передается на них, не давая металлу быстро остыть, а это и есть сварка.

Механическая сварка

Сварки при очень больших значениях сжатия и давления без нагревания относятся к механическим. Например, получаются при использовании взрывных технологий, иллюстрацией может быть получение победита – спекание вольфрамовых порошков в помощью взрыва в ограниченном замкнутом объеме.

Кроме того, к механической сварке можно отнести соединение металлов при помощи трения, когда кинетическая энергия воздействия переходит в тепловую, и сварку с помощью ультразвука.

Главным же способом сварки, используемым в промышленности, является термическая сварка.

Раскаленные детали

Термическая сварка

Сварка с нагревом в месте соединения, без сжатия и давления, то есть чисто термическая, может быть дуговой, лазерной, газовой, электронно-лучевой. Есть еще такие виды этой сварки, как химическая и термитная. Может применяется даже в условиях вакуума, частый случай использования в космическом пространстве, при монтажных работах на орбите. Хотя там могут быть применены и остальные виды термических сварок.

На производстве же и в быту приоритетным пока остается дуговая сварка (обиходное название – «электросварка»). По международной классификации ее называют ММА-сваркой. Осуществляется сварочными стержневыми электродами на открытом воздухе.

Второй по значимости можно считать газовую. Особенно в тех областях, где производится сварка титана, дюраля, нержавейки и других металлов и сплавов, для надежного соединения которых требуется сварка в струе инертного газа аргона, который будет препятствовать попаданию в расплав окислителя – кислорода воздуха.

К термической сварке можно также условно отнести пайку. При таком способе соединения металлических поверхностей расплавлению подвергается только присадочный металл, сами же соединяемые металлические заготовки остаются неизменными.

ММА-сварка

Главное в этом виде сварки – правильный подбор электродов, ибо даже если сварщик хорошо освоил правильные движения, постановку электрода при сварке, скорость ее ведения и безошибочно выставляет нужную силу тока, неверный выбор электрода сведет на нет всю работу. Выбор же электрода предполагает выбор его правильного сечения и состав внешней оболочки-присадки.

Электроды выбираются по следующим параметрам:

  • соблюдение полярности подключения, которая зависит от маркировки электрода и обозначения соединяемой поверхности;
  • идентичность или максимально близкий состав соединяемых заготовок и электрода;
  • способность защитной оболочки к защите шва от возникающих в процессе сварки под воздействием кислорода воздуха окислов;
  • соответствие величине тока токоподводящего кабеля и толщины деталей;
  • подбор сечения центрального стержня электрода для формирования шва с нужными заданными характеристиками.

Сварка может вестись как с помощью постоянного тока, так и с помощью переменного. Каждый их этих способов имеет свои достоинства и применяться может с разным успехом к разным сортам и видам металла.

Работа сварщика

Постоянный ток, если его использование оправдано видом свариваемого металла, имеет такие преимущества, как стабильность дуги, отсутствие большого количества огненных брызг и ровный, непрерывный шов. ММА-сварка с помощью дуги постоянного тока делается с помощью специальных инверторов, часто имеющих фиксированные предустановки, с помощью которых можно осуществлять контроль за текущими параметрами, которые несложно запомнить. При сварке дугой постоянного тока важен выбор полярности подсоединения электрода к токонесущим шинам.

На практике это выглядит так: если к центральному электроду подключен «плюс», сварке подвергают тонкий, обычно толщиной не более 3-х миллиметров, металл. Если же нужно сварное соединение металла толщиной более трех миллиметров, к центральному электроду подсоединяют «минус».

При инверторной сварке нужно сверяться с маркировкой электродов, которая указывается на их упаковке, там обязательно будет указана нужная полярность подключения.

Для использования переменного тока для сварки нужны трансформаторы. Их преимущество в некритичности сетевых параметров и в высокой мощности там, где это требуется. Правда, два этих фактора могут вызвать помехи в электросетях, к которым подключается такой сварочный аппарат: в момент возникновения дуги сеть перегружается, в ней происходит резкое падение напряжения. Недостатком трансформаторов является также большой вес и производимый ими шум.

Переменный ток предпочтительнее применять для сварки черных и высокоуглеродистых сталей, а постоянный – для соединения деталей из нержавейки.

Для облегчения сварочных работ дуговым способом, кроме традиционного ручного, применяют сварку с помощью полуавтоматов и автоматов. В них подача электрода в виде проволоки без оболочки из присадок подается через направляющие ролики к месту сварочной дуги. Дополнительно место сварки обдувается аргоном или углекислым газом. Впрочем, возможна сварка и без инертного или любого другого изолирующего газа. В этом случае сам электрод во всей своей толще состоит из порошковой смеси металла и присадок.

Место разогрева и плавления металлов под воздействием дуги в месте соединения деталей называют сварочной ванной. В ней дуга сначала расплавляет специальное покрытие электрода, которое в виде капель стекает в сварочную ванну – в место сварки. Капли в процессе плавки уже деталей смешиваются с ними, образуют расплав, а побочные продукты, которое свое уже отработали, всплывают наверх и застывают в виде шлака.

После прекращения горения дуги металл, сформировавший сварочную ванну, начинает кристаллизацию, сварочный шов постепенно остывает. Застывшую поверх него корку шлака после сварки сбивается специальным молотком.

Газовая сварка

Область применения несколько разнится с электродуговой сваркой. Если ММА-сварка в основном применяется для сварного соединения высокопрочных сталей, то газовую больше используют при наплавлении слоев металла, а также для соединения чугуна, а также латуни, бронзы, меди и других цветных металлов, вплоть до драгоценных.

Горючий газ, это может быть ацетилен, метан, пропан, водород, пары керосина, при выходе из сопла смешивается с кислородом, подающимся по отдельному шлангу. Получаемая горючая смесь имеет высокую температуру горения, в пламени которой плавят подаваемый в качестве связывающего металл в виде проволоки. Этот металл плавится и заливает одновременно нагреваемое то же горелкой место соединения двух однородных металлических деталей.

Самая высокая температура горения – у ацетилена, получаемого воздействием воды на карбид кальция в специальных аппаратах – газовых генераторах. Температура пламени в точке сгорания ацетилена в смеси с кислородом может достигать 3200-3400 °C.

Соединение деталей

Другие горючие газы имеют гораздо более низкую температуру горения, и их в основном используют для сварки или наплавления слоями цветных металлов, так как они критичны к высокой температуре.

Основным условием такой сварки является совместимость материала обеих свариваемых деталей с материалом подаваемой проволоки. Проволока, подобно электродам для дуговой сварки, может иметь присадочную часть-флюс, которая также или участвует в образовании расплава, или выводит ненужные компоненты в виде шлаковой корки, которую потом удаляют отбитием молотком.

При газосварке так же, как и при электродуговой сварке, в зоне расплава образуется сварочная ванна, в которой поступающий и сгорающий газ не только плавит металл, но и вытесняет воздух. После прекращения воздействия сфокусированного на точку плавления газового факела сварной шов быстро кристаллизуется и остывает.

Преимущества и недостатки газосварки

Во время сварки газом нагрев рабочей зоны имеет большую площадь, чем при сварке дуговым способом. Кроме того, ниже скорость нагревания рабочей зоны. Этот параметр можно отнести к минусам метода. Как, впрочем, и такие, как неэкономичность способа в денежном выражении, стоимость карбида кальция или других газов будет выше, чем у электроэнергии при ММА-сварке, а также ограниченные возможности механизации процесса.

Но плюсов больше, и это:

  • независимость от электроэнергии, отчего есть возможность применения в полевых условиях,
  • возможность контролировать мощность газового факела и смещения точки фокуса его сгорания,
  • адекватная стоимость составляющих оборудования,
  • простота технологии сварки,
  • отсутствие поражающих для зрения факторов ультрафиолетового излучения, как при дуговой сварке.

Свойства газового факела

Кроме того, от количества подаваемого в пламя кислорода могут зависеть свойства пламени, которое может быть:

Сварочное оборудование

  • Окислительным. У этого вида пламени подача кислорода превалирует над подачей горючего газа. Применяют обычно при сварке латуни с применением твердого припоя.
  • Восстановительным. У такого вида факела подача кислорода и ацетилена сбалансирована таким образом, что процесс окисления металла по скорости равен процессу его восстановления. В частности, является обязательным для сварки бронзы и других металлов с примесью олова.
  • С преобладанием ацетилена. Требуется при сварке заготовок из алюминия, чугуна, а также тогда, когда нужно наплавить одну деталь на другую.

Разновидностью использования оборудования с применением горючих газов в смеси с кислородом является газорезка металла, требующая более простых навыков.

stalimetal.ru
Adblock
detector