Виды сварки: краткая классификация

1 / 1

Содержание:

1. Принципы классификации сварки
• Признаки физического воздействия
• Технические признаки
• Классификация по технологическим принципам
2. Виды сварки
• Ручная дуговая сварка (MMA)
• Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (TIG)
• Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG)
• Газовая сварка
• Точечная (контактная) сварка
• Механическая сварка
• Электрошлаковая сварка
• Плазменная сварка
• Электронно-лучевая сварка
• Лазерная сварка
• Диффузионная сварка
• Сварка высокочастотными токами
• Сварка трением
• Сварка взрывом
• Кузнечная сварка
3. Правильный выбор – основа успеха

Мосты, корабли, самолёты – всё, чем так гордится человечество, первоначально строилось при помощи ковки либо клёпки. В конце 19-го века были проделаны первые опыты по свариванию металлов. Уже в начале 20-го века появились значительные успехи сварки в области создания ответственных конструкций.

Первый мост, созданный методом сваривания, был сделан в СССР в городе Киеве. Он соединил левый и правый берега Днепра. Мощный толчок развитию сварочных технологий, как ни странно, принесла беда. В годы Великой Отечественной Войны на заводах, эвакуированных за Урал, танки стали собирать сваркой. Время потребовало технологию быстрой и качественной сборки, и она была создана в кратчайшие сроки.

После окончания войны, необходимость быстрого восстановления страны подтолкнула внедрение сварочных технологий в различные отрасли народного хозяйства. Не осталась в стороне от этой прогрессивной технологии и космонавтика. Поскольку Советский Союз был пионером в освоении космоса, то сварка на орбите впервые в мире была произведена на советском космическом корабле «Союз-6» в 1969 году.

Именно в это время сваривание металлов прочно вошло во все отрасли народного хозяйства. Клёпка и ковка остались разве что в арсенале мастеров художественных изделий.

Дальнейшее развитие сварочных технологий в современном мире пошло в сторону улучшения самого процесса, наращивания возможностей сварочных аппаратов и расширения областей применения этой прогрессивной техники.

Принципы классификации сварки

Количество способов и видов сваривания различных материалов уверенно перевалило за полторы сотни. Для того, чтобы качественно сварить металлы, необходимо правильно выбрать метод сваривания. В этом поможет классификация видов сварки. Существует множество «самодельных» классификаций, которые создают хаос в данном вопросе и способствуют закупке оборудования, несоответствующего поставленным задачам. Единственно правильным подходом следует считать практику классифицирования по принципу осуществления физического воздействия, степени технического обеспечения и применению различных технологий.

Признаки физического воздействия

Для определения класса сварки необходимо рассмотреть форму приложенной энергии.

Различают три класса сварки:

• термический;

• термомеханический;

• механический.

Термический класс объединяет в себе процессы, происходящие за счёт использования различных видов тепловой энергии. Наибольший объём работ в этом классе выполняется дуговой и газовой сваркой. Эти два вида обязательны в любых производствах, связанных с созданием металлических конструкций или их ремонтом.

Термомеханический класс предполагает два вида воздействия: нагрев и давление. Ярким примером служит контактная сварка, когда электроды одновременно разогревают и сжимают детали. Гораздо реже встречаются другие представители этого класса: дугопрессовая, диффузионная и кузнечная.

Состав механического класса не велик, но достаточно интересен. С одной стороны это экономически выгодные виды сварки, а с другой стороны, они требуют столь специфических условий, что имеют очень малую область применения. Экономическая выгода обусловлена отсутствием нагрева. К этому классу относят холодную сварку давлением (гипербарическая), сварку трением, ультразвуковую сварку и сварку взрывом.

Технические признаки

Для этой классификации задействованы такие принципы:

• принцип защиты от окисления;

• непрерывность процесса;

• уровень механизации.

Качество шва зависит от степени защиты от окисления. Наиболее распространёнными считаются технологии сваривания в среде защитных газов. Часто встречается защита флюсом, пеной и различными комбинированными способами.

Классификация видов сварки по непрерывности процесса не требует особых разъяснений и имеет всего два вида: непрерывные процессы или прерывистые. По степени механизации тоже сильно не мудрили и остановились на следующем варианте классификации:

• ручные;

• механизированные;

• автоматизированные;

• автоматические.

Классификация по технологическим принципам

По технологическим принципам виды сварки классифицируются в зависимости от того, какие технологии лежат в основе процесса сваривания. Это очень разветвлённая и не лишённая противоречий классификация, которая постоянно уточняется и обновляется. Например, в отдельный вид выделена технология дуговой сварки, здесь же она разделяется на mig/mag, mma, tig, которые, в свою очередь, разделяются по виду сварочного тока, диаметру и виду электрода и многим другим признакам.

Виды сварки

Ручная дуговая сварка (MMA)

Это основа всех основ. Именно с этого вида сваривания начинался победный марш сварочных технологий по различным отраслям производства. В те времена достаточно было иметь сварочный трансформатор и пачку электродов, чтобы варить везде: от судостроения, трубопроводов, до ворот на даче. В наше время источники сварочного тока стали на порядок легче, намного экономичнее и мощнее. Разработано множество технологий сваривания в зависимости от пространственного положения шва, химического состава и толщины металла.

Основное преимущество данного вида сварки – простота и доступность оборудования, возможность выдвинуться в любую точку на местности (при наличии электросети или мобильного генератора). Из недостатков можно отметить небольшой перечень свариваемых материалов. В основном, это чёрные металлы. Как любой вид ручной работы, требует значительной квалификации сварщика. Особенно это касается сваривания потолочных и вертикальных швов, сваривания толстых листов металла.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (TIG)

Этим видом сваривания охвачено не более 1% от всей массы сварочных работ. Но обойтись без него невозможно, если речь идет о цветных металлах. Этот способ позволяет варить практически всё. Причем шов получается высочайшего качества, даже при сваривании тонких листов металла. Отсюда и область применения этого метода распространяется на судостроение, авиастроение, создание космических аппаратов. Самое массовое применение этого вида сваривания можно наблюдать в автомобилестроении и кузовном ремонте.

Сварка осуществляется вольфрамовым или графитовым электродом в среде, которая создаётся подачей защитного газа в район сварочной ванны. Применяются смеси из активных и инертных газов, в зависимости от материала свариваемых деталей. Основными недостатками этого метода принято считать значительную стоимость работ, которая складывается из дорогого оборудования, расхода газов и использования сварщиков высокой квалификации.

Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG)

Этот вид соединения деталей очень похож на предыдущий, но в качестве электрода здесь используется специальная проволока, которая подаётся в зону сваривания автоматически. Для этого в аппаратах MIG/MAG предусмотрен подающий механизм. Защита сварочной ванны от воздействия кислорода воздуха может производиться либо подачей защитного газа, либо применением порошковой проволоки, либо флюсом. Основная область применения полуавтоматов – сваривание цветных металлов и легированных сталей.

Чаще всего в качестве защитного газа используется углекислый газ. Работа на полуавтомате не требует высокой квалификации у сварщика. Ещё один плюс этого вида – его высокая производительность. Поэтому повсеместно распространено использование этого способа на массовых производствах, где имеет место сваривание длинных швов на листовых металлах.

Газовая сварка

Этот вид сваривания имеет больше недостатков, чем преимуществ, но остаётся актуальным более 100 лет. Сразу хочется отметить те преимущества, которые позволяют ему оставаться на плаву:

• простота оборудования;

• высокая мобильность;

• широчайший перечень свариваемых материалов;

• сварка и резка «в одном флаконе».

Недостатки, которые сдерживают её применение на производстве, в основном, определяются неизбежно широкой зоной нагрева. Из-за этого процессы происходят медленно с большим расходом газа, что сказывается на себестоимости работ. Ещё один минус – это невозможность автоматизации таких процессов и как следствие - необходимость высокой квалификации сварщика.

Точечная (контактная) сварка

В более широком понимании эта сварка называется контактной, но большее распространение получила одна из её разновидностей – точечная сварка, поэтому в обиходе этот вид соединения деталей называют точечной сваркой. Чаще всего, таким образом сваривают листовую сталь. Листы укладывают внахлёст, сильно сдавливают электродами, по которым пропускается электрический ток в тысячи ампер.

Этот вид не требует особой рабочей квалификации, но невозможен без дорогого оборудования и ограничен в толщине и форме соединяемых деталей. Зато точечная сварка хорошо автоматизируется и имеет высокую производительность. Наибольшее распространение она получила на массовых производствах, конвейерных линиях. Самый яркий и весомый пример – сварочные роботы в автомобильной промышленности.

Механическая сварка

Чаще её называют сваркой взрывом. С её помощью покрывают одни металлы другими. Выполняется за счёт нагрева, который образуется при трении одного металла о другой.

Электрошлаковая сварка

Очень редкий вид, применяется для получения ковано-сварных изделий. Сварочный ток пропускают через шлак, используя в качестве электродов проволоку, стержни и т.п. Результатом прохождения тока получается плавление кромок и присадочных материалов, которые при остывании образуют шов.

Плазменная сварка

Один из тепловых видов сваривания и резки металлов. Очень производительный вид, поддающийся полной автоматизации. Характеристика плазмотрона позволяет создать мощный концентрированный поток плазмы, которым и производится сваривание (чаще резка) металла.

Электронно-лучевая сварка

В этом виде сваривания тепло создаётся электронным лучом. Понятно, что работы должны проводиться в вакуумной камере или на выходе из неё. Вид очень редкий, требует специального дорогого оборудования и применяется в редких случаях.

Лазерная сварка

В отличие от предыдущего вида, лазерная сварка нашла широкое применение в различных отраслях промышленности. Созданы разные типы лазеров (твердотельные, газовые, жидкостные, полупроводниковые), доступные широким слоям населения. Кроме промышленных установок, имеется большое количество самодельных станков с ЧПУ, созданных на основе лазера и микроконтроллерного управления.

Диффузионная сварка

Одна из разновидностей тепломеханической сварки. Детали разогревают и сдавливают одновременно. Для качественного прохождения процессов необходим вакуум. Как следствие, возникает необходимость создания дорогих установок, поэтому применяется только в очень ответственных узлах космической, авиационной и электронной промышленности.

Сварка высокочастотными токами

Специфический вид создания неразъёмных соединений, который традиционно закрепился на автоматизированных линиях по изготовлению трубопроводов. Очень высокопроизводительный и максимально автоматизированный метод. К месту сваривания труб подводится специальный высокочастотный индуктор и через несколько секунд разогретые токами высокой частоты трубы соединены. Ни огня, ни копоти.

Сварка трением

Технология сварки трением входит в список перспективных разработок. В этом методе одну из соединяемых заготовок фиксируют неподвижно, в то время как другая заготовка, прижата к первой, начинает вращаться. Подробная классификация сварки трением включает следующие варианты:

1. С перемешиванием: этот вид сварки выполняется на специальном оборудовании, оснащенном инструментом вращения, состоящим из двух элементов - основания (бурта) и наконечника (пина). Соединение создается путем выдавливания и последующего перемешивания металлических заготовок.

2. Радиальная сварка: при этом методе трубы соединяют, вставляя вращающееся кольцо между их торцами.

3. Штифтовая сварка: используется для устранения небольших сквозных повреждений. Сначала в месте дефекта сверлится круглое отверстие, затем в него вставляется вращающийся штифт из того же металла, что и основная заготовка.

4. Линейная сварка: в этом случае сварка выполняется без вращения. Заготовки трутся одна о другую до тех пор, пока стыкуемые поверхности не начнут плавиться, после чего усилие сдавливания увеличивается.

5. Инерционная сварка: при данном виде сварки заготовки двигаются благодаря энергии, накопленной в предварительно раскрученном маховике.

Сварка взрывом

Сварка взрывом - это технология сварки с применением взрывчатых веществ для соединения металлических пластин вместе. Эта технология применяется в различных отраслях, включая авиацию, автомобильное производство и судостроение, с целью создания композитных материалов, обладающих уникальными свойствами.

Особенность данного метода заключается в том, что он позволяет соединять материалы, не вызывая их плавления и не приводя к значительным изменениям исходных свойств. Это делает сварку взрывом идеальным выбором для соединения металлов, которые обычно сложно сваривать. Такие металлы могут иметь разные температуры плавления, химические характеристики или микроструктуру.

Процесс взрывной сварки включает в себя размещение слоя взрывчатого материала между двумя металлическими пластинами, который затем поджигается. В результате взрыва формируется высокоскоростная ударная волна, которая заставляет пластины столкнуться и склеиться. Благодаря этому методу становится возможным соединение разнородных металлов, которое было бы сложно или даже невозможно достичь с использованием традиционных методов сварки.

Кузнечная сварка

Этот метод соединения железных заготовок осуществляется путем нагрева их в горне, после чего они укладываются одна на другую и скрепляются ударами молота. Для достижения высококачественного соединения данным методом необходимо обеспечить чистоту поверхностей, избавившись от любых загрязнений и окислов. Качество такого соединения в значительной мере зависит от опыта и мастерства кузнеца.

Следует отметить, что возможность применения данного метода сварки ограничена только металлами, обладающими хорошей пластичностью. Однако из-за низкой производительности и недостаточной надежности соединения, кузнечный способ сварки используется довольно редко.

Правильный выбор – основа успеха