Виды сварки

Известно более ста методов сварки различных материалов. От выбора наиболее подходящего способа во многом зависит качество работы. Разобраться в том, какой метод подходит более всего, часто мешают так называемые «самодельные» классификации сварки, так как они могут привести к покупке оборудования, которое не соответствует конкретным задачам. Классифицировать способы этих работ необходимо по принципу действия, техническим признакам и использованию тех или иных технологий.

Для определения класса сварочных работ необходимо рассмотреть форму приложенной энергии.

Здесь различают 3 класса:

• термический;
• термомеханический;
• механический.

К термическому классу относят процессы, реализующиеся за счёт тепловой энергии. Больше всего здесь распространена дуговая и газовая сварка.

Термомеханическая сварка основывается на нагревании и давлении. В качестве примера можно привести контактную сварку, при которой электроды одновременно нагревают и сжимают детали. К механическому классу сварочных работ относят холодную сварку давлением, трением, ультразвуковую сварку и сварку взрывом.

Технические признаки

Здесь классификация осуществляется по следующим принципам:

• принцип защиты от окисления;
• непрерывность процесса;
• уровень механизации.

От уровня защиты от окисления зависит качество сварного шва. Чаще всего встречается защита флюсом, пеной и различными комбинированными способами.

По непрерывности процесса различают непрерывные процессы или прерывистые. По степени механизации:

• ручные;
• механизированные;
• автоматизированные;
• автоматические.

Технологические принципы

Виды сварочных работ разделяются в зависимости от технологии, лежащей в основе рабочего процесса. Эта классификация не однозначна, она часто уточняется и обновляется. Рассмотрим подробнее данные виды работ.

Виды сварки в соответствии с технологией

Электродуговая

Один из наиболее распространенных видов. Здесь используется источник питания низкого напряжения. К нему подсоединяется сварочный электрод, с которым контактирует свариваемый элемент. Свариваемые материалы или детали соединяются за счет выделяемого тепла и формируют единое прочное соединение. К подвидам электродуговой сварки относят: ручную дуговую сварку, сварку неплавящимся или плавящимся электродом, сварку под флюсом, электрошлаковую сварку. Рассмотрим их далее.

Ручная дуговая

Универсальный способ, при помощи которого можно осуществить сварку из различных марок сталей даже в условиях отсутствия специализированного оборудования. В данном виде работ применяется специальный покрытый флюсом электрод. Процесс может осуществляться как на постоянном, так и на переменном токе. Такая сварка подходит для создания коротких и криволинейных швов в труднодоступных местах.

Главное достоинство здесь состоит в простоте и доступности применяемого оборудования, возможности работать в любом месте, где есть электросеть или при наличии переносного генератора. К недостаткам стоит отнести небольшое число свариваемых материалов. В основном это - чёрные металлы.

Сварка неплавящимся электродом

В роли неплавящегося электрода выступает графитовый или вольфрамовый стержень, так как их температура плавления выше той, при которой протекает сварочный процесс. Для защиты швов и электрода от влияния атмосферы сварочный процесс проводится в среде защитного газа (аргона, гелия, азота или их смесей). Данный вид охватывает не более 1 процента от общего числа сварочных работ. Однако обойтись без него невозможно, если необходимо работать с цветными металлами.

Шов получается беспрецедентно высокого качества, даже при работе с очень тонкими листами металла. По этой причине основные области применения метода — кораблестроение, авиастроение, космическая отрасль. Наибольшее распространение применение данного метода получило в автомобильной промышленности и кузовном ремонте.

Сварка плавящимся электродом

Здесь в качестве электрода применяется проволока из таких материалов, как алюминий, медь или сталь. К ней подводится ток. Электрическая дуга расплавляет проволоку. Для защиты шва и электрода применяются такие газы, как аргон, гелий, углекислый газ или их смеси. Чаще всего применяется именно углекислый газ. Этот метод не требует повышенной квалификации у сварщика и обеспечивает высокую производительность. Широкое распространение данный способ получил на крупных производствах, где необходимо сваривание швов большой длины на листовых металлах.

Сварка под флюсом

На конец электрода, который представляет собой металлическую проволоку или стержень, подается слой флюса. В качестве флюсов применяется борная, кремниевая кислота и проч. Горение дуги проходит в газовом пузыре между металлом и флюсом. Способ обеспечивает надежную защиту металла от вредного воздействия атмосферы и улучшенную глубину проплавки.

Электрошлаковая

В роли электродов выступают: электродная проволока, стержни, пластины. Нагрев происходит за счет расплавленного шлака, через который протекает ток.

Механическая сварка

Также называется сваркой взрывом. Тепло выделяется в результате трения, которое возникает между соединяемыми материалами за счет взрыва, сжимающего соприкасающиеся поверхности деталей. Этот вид используется для плакирования металлов инородным материалом.

Плазменная

Нагревание происходит за счёт плазменной струи, которая образуется при воздействии электрического тока. Мощный концентрированный плазменный поток под действием электромагнитных сил сжимается и ускоряется, тем самым оказывается как тепловое, так и газодинамическое воздействие. Теплом расплавляется основной и присадочный металл. Этот способ также подойдёт для наплавки, напыления и резки. Для данного способа характерна высокая производительность и возможность полной автоматизации.

Электронно-лучевая

Достаточно редкий вид, который возможно осуществить только при наличии специального дорогостоящего оборудования. Применяется в промышленных условиях в вакуумных камерах. Тепло здесь создаётся с помощью электронного луча, который образуется из-за термоэлектронной эмиссии с катода электронно-лучевой пушки.

Лазерная сварка

В качестве источника теплоты выступает сфокусированный лазерный луч. Различают лазерные установки твердотельного, газового, жидкостного и полупроводникового типа. Преимуществами этого вида сварки являются: возможность осуществлять работы на высоких скоростях, отсутствие деформаций и узкие швы.

Пример лазерной сварки сетки из нержавейки на аппарате SEKIRUS

Газовая сварка

Данный метод остается актуальным уже на протяжении более чем более 100 лет.

Преимущества:

• простота необходимого оборудования;
• мобильность;
• широкий перечень свариваемых материалов;
• возможность осуществления как собственно сварки, так и газовой резки.

Недостаток данного метода состоит в широкой зоне нагрева. Из-за этого процессы происходят медленно, имеет место большой расход газа, что в свою очередь сказывается на себестоимости работ. Кроме того к недостаткам стоит отнести невозможность автоматизации и необходимость высокой квалификации сварщика.

Газопламенная

Нагрев осуществляется с помощью газового факела, образующегося при сгорании смеси кислорода и горючего газа (ацетилена, водорода, пропана, бутана или их смесей). Тепло оплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны.

Контактная

При данном типе сварки изделия нагреваются и деформируются, соединяясь друг с другом. Свариваемые детали зажимаются в сварочных клещах, и по электродам пускают ток высокого напряжения, который плавит детали. Затем ток отключают и сильно сжимают клещи, из-за чего металл кристаллизуется и образуется сварной шов.

Этот метод не требует высокой квалификации, но трудновыполним без дорогостоящего оборудования, кроме того имеет место ограничение в толщине и форме соединяемых элементов. С другой стороны, точечная сварка неплохо автоматизируется и обеспечивает отличную эффективность. Распространена на конвейерных линиях, в автомобилестроении, в любом массовом производстве.

Диффузионная

Этот метод предполагает сдавливание и нагрев соединяемых поверхностей. Протекание процесса обычно проходит в вакууме. Технология довольно затратна, поэтому применяется нечасто: главным образом в авиакосмической, электронной и инструментальной промышленности.

Кузнечная

Поверхности соединяются путем ударов кованым молотом по раскаленному металлу. Этот вид сварки довольно неудобный, недостаточно надежный и малопроизводительный. Кроме того, он подходит лишь для ограниченного числа сплавов. По этим причинам кузнечная сварка почти нигде не применяется.

Сварка высокочастотным током

Свариваемые поверхности помещаются вплотную друг к другу и разогреваются путём пропускания тока высокой частоты. После этого детали крепко сжимают. Далее изделию нужно только дать остыть. Метод применяется главным образом для производства труб и фасонных изделий из сортовой стали. Довольно эффективный, производительный и максимально автоматизированный способ.