Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения твердых материалов путем их местного сплавления или совместного деформирования, в результате чего возникают прочные связи между атомами свариваемых материалов.
Наиболее распространена электродуговая сварка. Электрическая дуга – это длительный, устойчивый электрический разряд между двумя электродами в ионизированной газовой среде. Температура дуги составляет 6000-70000С, что позволяет плавить практически все известные металлы. Дуга расплавляет кромки свариваемых деталей и торец плавящегося электрода, образуя сварочную ванну из расплавленного металла, при затвердевании которой образуется сварное соединение.
При сварке металлов обычно одним электродом служит угольный или металлический стержень (1) (рис. 1), а другим – само изделие (2). Питание осуществляется от источника постоянного или переменного тока (3). Сама дуга состоит из анодной области (4), катодной области (5) и столба (6).
Рис. 1. Схема электродуговой сварки
Электрическая дуга образуется в результате короткого замыкания между электродом и свариваемой поверхностью и последующим быстрым отводом электрода от поверхности. Под воздействием напряжения торец электрода начинает испускать носители зарядов – положительные ионы. Газовый промежуток электрод-изделие ионизируется и становится электропроводным. Под воздействием тепла дуги на конце электрода образуется капля металла, которая затем вытягивается и отрывается, переходя в сварочную ванну. После этого дуга возникает вновь и процесс повторяется. За секунду переносится около 30 капель металла.
Стабильность дуги определяется количеством ионов в единице объема дугового промежутка, чем оно выше, тем стабильнее дуга. Для стабилизации дуги используют такие элементы как K, Na, Ba, Al, Ca и др. Они входят в состав покрытий электродов и флюсов.
При переносе расплавленного металла с электрода в сварочную ванну он взаимодействует с окружающей средой, жидким шлаком и металлом изделия. Происходящие при этом химические реакции приводят к тому, что состав наплавленного металла может существенно отличаться от металла электрода, и соответственно иметь непредсказуемые, а не заданные, свойства. Сварка с применением электродов без покрытий называется сваркой открытой дугой. Она почти не применяется, используют либо покрытые электроды, либо сварку под флюсом и в среде газов.
На качество сварного шва влияют следующие факторы:
1. Материал должен выбираться исходя из прочностных характеристик и свариваемости.
2. Внутренние напряжения, возникающие из-за неравномерного нагрева, приводящие к деформации изделия.
3. Остаточные напряжения в местах наложения ремонтных швов.
4. Дефекты сварных швов.
Общие требования к сварным конструкциям.
Сварка стальных конструкций и отдельных узлов должна производиться только после проверки правильности их сборки. Непосредственно перед сваркой необходимо очистить место сварки, при этом продукты очистки из зазоров между собранными деталями следует удалить. Наложение шва поверх прихваток допускается только после зачистки их от шлака, а мест сварки от брызг. Неудовлетворительно выполненные прихватки должны быть удалены и, при необходимости, выполнены вновь. При многопроходной сварке каждый проход шва перед наложением на следующий слой должен быть очищен от шлака и брызг металла. Участки слоев с порами, раковинами и трещинами должны быть вырублены. Перед наложением шва с обратной стороны для угловых соединений со сплошным проплавлением и для стыковых соединений (при ручной подварке и при двусторонней ручной сварке) корень шва должен быть зачищен.
Сварка — это процесс соединения металлических материалов с использованием тепла, давления или их сочетания, который используется в различных отраслях промышленности, таких как машиностроение, строительство, судостроение, авиация и другие. Современные методы сварки значительно разнообразны и позволяют решать задачи, которые ранее были невозможны. В этой статье мы рассмотрим основные современные технологии сварки, их особенности, преимущества и области применения.
- Аргонодуговая сварка (TIG-сварка)
Аргонодуговая сварка (Tungsten Inert Gas, TIG) является одним из самых точных и высококачественных методов сварки. В процессе сварки используется не плавящийся вольфрамовый электрод, а также инертный газ (чаще всего аргон), который защищает сварочную ванну от воздействия окружающего воздуха.
Особенности:
- Высокое качество шва : этот метод позволяет получать сварные швы без дефектов, таких как шлаковые включения или поры.
- Применение для тонких материалов : TIG-сварка идеально подходит для сварки тонкостенных металлов, таких как нержавеющая сталь, алюминий, магний.
- Подходит для сварки в различных позициях : позволяет работать как с простыми, так и с сложными соединениями.
Области применения:
- Авиационная и космическая промышленность
- Производство высококачественного оборудования
- Сварка нержавеющих сталей и цветных металлов
- Метод сварки под флюсом (MMA или Manual Metal Arc, ручная дуговая сварка)
Метод сварки под флюсом (или ручная дуговая сварка, MMA) является одним из старейших, но все еще широко используемых методов. В процессе сварки используется электрод, покрытый флюсом, который защищает сварочную ванну от загрязнений и окисления.
Особенности:
- Простота и мобильность : этот метод удобен для работы в ограниченных пространствах и на строительных площадках.
- Подходит для большинства видов металлов : сварка подходит для стали, чугуна, а также для сварки в сложных условиях.
- Относительная низкая стоимость оборудования : сварочные аппараты для MMA-сварки относительно недорогие и простые в обслуживании.
Области применения:
- Строительство и монтаж металлоконструкций
- Ремонтные работы
- Применение в условиях внешней среды (на открытых площадках, в мороз)
- Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа (MIG/MAG)
Метод MIG (Metal Inert Gas) и MAG (Metal Active Gas) представляют собой полуавтоматическую сварку, при которой в качестве защитного газа используются инертные (например, аргон) или активные (углекислый газ) газы. В процессе сварки используется плавящийся электрод, который подается автоматически.
Особенности:
- Высокая производительность : MIG/MAG-сварка позволяет производить сварку с высокой скоростью, что делает ее очень эффективной в массовом производстве.
- Меньше ограничений по толщине материала : этот метод подходит для сварки материалов различной толщины, включая толстые металлы.
- Низкий уровень шлаков и дымов : при использовании углекислого газа (MAG) создается минимальное количество шлаков и дымов, что повышает качество сварного шва.
Области применения:
- Автомобильная промышленность
- Производство металлоконструкций
- Обрабатывающие и машиностроительные предприятия
- Лазерная сварка
Лазерная сварка — это метод сварки, при котором используется лазерное излучение для локального нагрева материалов до плавления и их соединения. Лазерный луч обладает высокой плотностью энергии, что позволяет работать с очень точными сварочными швами.
Особенности:
- Высокая точность : лазерная сварка позволяет получать сварные швы с минимальными отклонениями и высокой прочностью.
- Минимальное воздействие тепла : благодаря маленькому диаметру лазерного луча зона термического воздействия минимальна, что снижает вероятность деформаций.
- Процесс автоматизирован : лазерная сварка часто используется в роботизированных системах, что позволяет значительно снизить трудозатраты.
Области применения:
- Электронная и микроэлектронная промышленность
- Автомобильная промышленность (для сварки тонкостенных частей)
- Высокоточные изделия, например, в медицине (сварка медицинских приборов)
- Сварка с использованием ультразвука
Ультразвуковая сварка представляет собой процесс, при котором высокая частота ультразвуковых волн используется для нагрева материала в месте соединения. Этот метод используется для сварки термопластичных и металлосодержащих материалов.
Особенности:
- Отсутствие высоких температур : сварка происходит при относительно низких температурах, что минимизирует термические повреждения материала.
- Высокая скорость сварки : ультразвуковая сварка происходит очень быстро и позволяет соединять материалы без использования внешних химических веществ или давления.
- Применяется для тонких и деликатных материалов : идеально подходит для сварки пластиков, алюминиевых фольг и тонких металлических пленок.
Области применения:
- Производство упаковки
- Электронная промышленность
- Сварка материалов в медицинских устройствах
- Сварка вольфрамовым электродом в инертной среде (TIG с добавкой)
Метод сварки вольфрамовым электродом (TIG) с добавлением металла используется для создания сварных швов с высокими требованиями к качеству и прочности. В отличие от обычной TIG-сварки, здесь дополнительно подается металлический присадочный материал, который плавится и образует шов.
Особенности:
- Высокая прочность и точность : добавка материала позволяет контролировать качество сварного шва и гарантировать его высокую прочность.
- Применение для сложных конструкций : данный метод используется для создания высокопрочных соединений, таких как соединения в авиации, атомной энергетике и высокотехнологичных устройствах.
Области применения:
- Производство сложных и высоконагруженных конструкций
- Атомная энергетика
- Судостроение и авиация
- Электрошлаковая сварка
Электрошлаковая сварка (ЭШС) используется для сварки очень толстых металлов. Это метод, при котором электрический ток пропускается через слой расплавленного шлака, создавая высокую температуру, необходимую для плавления и соединения материалов.
Особенности:
- Сварка толстых материалов : этот метод идеально подходит для сварки сталей большой толщины (от 50 до 200 мм).
- Высокая производительность : процесс сварки проходит быстро, что делает его экономически выгодным для крупных серий и строительства.
- Низкий уровень дефектов : несмотря на большую толщину швов, ЭШС позволяет получать высококачественные сварные соединения с минимальным количеством дефектов.
Области применения:
- Сварка крупных конструкций и трубопроводов
- Судостроение
- Строительство крупных металлургических объектов
Современные методы сварки разнообразны и могут использоваться для решения широкого круга задач. Выбор подходящей технологии зависит от множества факторов: типа материала, толщины детали, требований к качеству шва и условий эксплуатации. Развитие технологий и автоматизация процессов сварки открывают новые возможности для промышленности, улучшая качество продукции, снижая затраты и повышая производительность.
Вас также может заинтересовать: