Все виды и способы сварки: какие бывают сварочные технологии, их применение, плюсы и минусы

Краткая характеристика видов сварки металлов: подразделение на классы и группы, отличительные особенности в зависимости от вида применяемой энергии.

Термическая сварка

Для выполнения сварочных работ потребуется тепло. Под воздействием высоких температур стыки соединяемых заготовок оплавляются и, остывая, скрепляются между собой, а впоследствии кристаллизируются. В качестве источника тепла служит пламя газовой горелки, электрическая дуга или поток плазмы.

Определение процесса сварки

Независимо от вида, сваркой называют технологию создания неразъемных соединений путем нагрева, деформирования или комбинированием обоих методов. Сущность сварки заключается в том, что под действием внешнего источника энергии (тепла, давления) между соединяемыми материалами образуются прочные связи на межатомном уровне. После кристаллизации в процессе остывания на стыке образуется сварочный шов. В зависимости от вида материала и условий проведения работы, это локальный или общий нагрев и деформирование стыкуемых поверхностей.

Физика, химия, немного лирики

Сварка – процесс неразрывного соединения разных конструкций нагреванием, деформированием или использованием того и другого.

Если коротко с точки зрения физики, в сварке используется либо тепло, либо давление, либо тепло с давлением вместе. Если коротко с химической точки зрения, в сварочном деле используется огромное количество разного рода порошковых лент, флюсов, электродов, газов и других комплектующих. Это зависит от материалов и условий. Благодаря химии мы имеем огромное число технических вариантов.

Важно! Мы не будет грузить вас полными списками видов сварки или всеми классификациями, какие существуют. Нам не хватит бумаги писать, вам не хватит терпения читать. Разобраться в логике группировки сварочных способов, чтобы потом легко находить информацию по каждому конкретному виду. В сети много сайтов, посвященных сварке: есть где найти все, что нужно.

Введение

Для чего нужна сварка? На чем она основывается? Такие вопросы посещают многих новичков этого дела. В основном, пайка — это метод присоединения металлических деталей.

Присоединение (именуемое также швом) получается на уровне атомов при повышении температуры деталей, а также внешних изменений.

Построение соединения металлических деталей широкое и в одну статью вся информация не поместится, включая дополнительные тонкости.

В одну статью также не поместится вся информация о видах варки, потому что их больше ста. Но мы будем стараться сокращенно расписывать свойства и разновидности варки, чтобы не запутать неопытных мастеров.

В современности применяют термическую, механическую, с повышением температуры и полностью механичную варка металлических деталей или других элементов (пластиковых и стеклянных).

Подбирая метод варки, учитывайте все тонкости: дородность металла, их содержание, пути применения и другое. Это влияет на метод, который используют при варке.

Варка с повышением температуры — это процедура присоединения элементов с использованием повышенных градусов температуры. Получается плавление материала и плотная сцепка.

К пайке с повышением температуры относят сварку с электрическим разрядом большой мощности и газа (обсудим это позже).

Механическое соединение с повышением температуры — это процедура присоединения элементов с помощью высокой температуры и технических приемов, к примеру, натиск. Сюда включают соединительную сварку.

Элемент не особо прогревается, как при соединении с температурой, а для соединения применяется натиск, а не расплавление элемента.

Принципы классификаций, обзор

классификация по гостуКлассификация способов дуговой сварки.

Классификация видов сварки проводится по самым разным критериям, они аккуратно укладываются в смысловые рамки. Какие критерии самые важные? Пройдемся по некоторым, для начала лучше увидеть общую картинку.

Сколько видов сварки существует на сегодняшний день? Можно назвать цифру 150 со словом «около». Можно 250. Но цифры называть не советуем. Пока вы читаете эту статью, число видов может измениться – технологии на месте не стоят. А вот какая бывает сварка по материалам, физическим процессам, популярности, способам управления – говорить нужно, это как раз те самые принципы классификации, которые нам нужно понимать.

Пример простой понятной классификации по источнику энергии в сварке:

  • электрический ток;
  • электрическая дуга;
  • трение;
  • газовое пламя;
  • лазерное излучение;
  • электронный луч;
  • ультразвук.

Еще один пример списка по типу сварочных швов. Их много, целые гроздья разных видов:

  • стыковые, угловые швы – по соединению краев;
  • по форме, длине – швы горизонтальные, вертикальные, кольцевые, прямолинейные, прерывистые, сплошные, длинные, короткие, средние;
  • по виду используемого материала – швы для стали, цветных металлов, биметаллов, полиэтилена и др.;
  • по объему наплавливаемого металла – усиленные, ослабленные, нормальные швы;
  • по форме – продольные, поперечные швы;
  • по количеству наложения слоев – сплошные, прерывистые, прихваточные, многослойные.

«Швейный» список можно продолжить, но нам важно понять общие принципы, поэтому заканчиваем с лирикой, двигаемся к главным способам.

Электродуговая

Эта сварка получила наиболее популярна. Для нагрева контактирующих поверхностей и последующего их расплавления используется электрическая дуга – разряд, возникающий между концом электрода и соединяемой металлической поверхностью при прохождении электрического тока. Тепловая энергия тока высвобождается в электрическую дугу и обуславливает ее высокую температуру. Воздействие на металл приводит к его ограниченному расплавлению и образованию сварочной ванны из жидкого металла. При остывании происходит кристаллизация жидкого металла и образование соединения, имеющего состав и прочность, аналогичную соединяемым частям.

Электродуговая контактная сварка

Наибольшее распространение получили именно аппараты электродуговой сварки. Для нагрева и плавки металла задействуется электрическая дуга, которая представляет собой разряд между катодом и анодом. При этом освобождается тепловая энергия большой мощности. Воздействуя на металлическую заготовку, она приводит к ее плавлению с последующим образованием сварочной ванны.

После угасания дуги немедленно начинается остывание и кристаллизация расплава. В результате образуется соединение по составу и прочности сопоставимое с металлами, которые сваривались. Существует несколько видов электродуговой сварки.

ММА – ручная дуговая сварка

Используется со штучными электродами, представляющими собой металлический стержень с обмазкой. Процесс протекает под воздействием постоянного или переменного тока. Покрытие расходников плавится, выделяя газы, которые образуют облако для защиты свариваемого металла от окисления. Помимо этого, в обмазку включаются разные химические соединения, которые служат в качестве добавки в сварочную ванну для изменения свойств сварочного шва и поддержки стабильного горения электрической дуги.

Аппараты – инвертеры, выпрямители, трансформаторы – позволяют выполнять работы в любом пространственном положении. Если подобрать расходные материалы правильно, то можно сваривать любые металлы: черные, цветные, легированные и т.п. Важно подчеркнуть, что держатели могут проникать в труднодоступные места, где использование другого вида сварки невозможно.

Сварка ММА подходит и для профессионалов, и для новичков. Она широко используется в строительстве, монтаже металлоконструкций, в разных отраслях тяжелой промышленности, в частном предпринимательстве. Она необходима для небольшой мастерской по изготовлению металлоконструкций, станции технического обслуживания автомобилей, большого машиностроительного завода. Она незаменима в хозяйстве, когда требуется сконструировать что-то из металла самостоятельно или отремонтировать прохудившийся металлический каркас.

Читайте также: Что такое ручная дуговая сварка

Аргоновая сварка TIG

Применяются электроды вольфрамовые, неплавящиеся, графитовые, угольные. В качестве инертного газа используется аргон, азот, гелий или смесь из этих газов в зависимости от соединяемых металлов. Процесс характерен тем, что сварной шов состоит исключительно из металлов заготовок. Добавляется только присадка – металлический пруток или полоса, по своему составу идентична свариваемым металлам. Инертные газы необходимы для защиты рабочей зоны от атмосферного воздуха, чтобы исключить окисление металла и обеспечить стабильность горения электрической дуги.

В процессе выполнения сварочных работ используется переменный или постоянный ток. Сравнительно низкая производительность компенсируется за счет высокого качества сварного соединения. Процесс характеризуется высокой трудоемкостью и требует от специалиста большого практического опыта. Использование TIG оправдано в случаях, когда требуется наложить ответственный шов, который должен выдержать высокие нагрузки, или в случаях, когда большое внимание уделяется эстетической стороне вопроса.

Аргоновая сварка востребована для герметизации нефте- и газопроводов, резервуаров для пищевой промышленности, посуды; при изготовлении сосудов высокого давления или микросхем. Она незаменима для соединения тонкостенных заготовок и листовых материалов. Сварка позволяет работать с большим перечнем металлов: нержавеющая, углеродистая, легированная сталь; магний, титан, медь.

Читайте также: Сварка TIG

MAG –сварка полуавтоматом

В качестве присадочного материала используется проволока, которая подобно электроду плавится под воздействием высокой температуры. Проволока поступает в рабочую зону через горелку, куда параллельно подается инертный или активный газ. Состав защитного газа напрямую зависит от типа свариваемого металла. Работает исключительно с постоянным электрическим током. Во время применения активных газов образуется много брызг, а шов получается неаккуратным. Но это с лихвой компенсируется высокой производительностью установки.

Такого рода оборудование пользуется большой популярностью среди профессионалов и большой аудитории любителей. Отчасти из-за автоматической подачи расходного материала в зону сварки и возможности электронной регулировки настроек. Технология особенно популярна в европейских и североамериканских специалистов. Полуавтоматы сваривают широкий спектр металлов: сталь низколегированную и высоколегированную, большинство марок чугуна; марганец, медь, алюминий, никель, а также их сплавы. Оборудование позволяет выполнять самые сложные разнотипные соединения.

Сварка под флюсом

При сваривании металлических заготовок применяются разные флюсовые порошки. Они необходимы для того, чтобы обеспечить рабочую область защитным газом, который выделяется в процессе плавления. Благодаря наличию флюса не только защищается расплав, но и поддерживается стабильное горение электрической дуги. Подбором флюса специалисты добиваются нужных характеристик сварного шва.

Метод активно используется в промышленном производстве и характеризуется полной автоматизацией: от подачи флюса в зону горения до перемещения оборудования вдоль стыка. Технология применяется в процессе изготовления корпусов морских судов, фюзеляжей самолетов, локомотивов и вагонов, башенных кранов, модулей спутников и множества иного оборудования. На выходе получается очень качественный сварной шов, который легко выдержит самые сложные условия эксплуатации, включая экстремальные температуры и огромное давление.

TIG

Потребители сварки TIG – сплошь профессионалы и продвинутые пользователи, причем почти поголовно не строительного направления. TIG обеспечивает более аккуратные швы, но сильно уступает ММА в производительности и простоте использования.

74fcb4.jpg

Например, многие «любители», отточив свое мастерство на аппаратах ММА, испытывают досаду от неудач при первом опыте с TIG. Оказывается, в отличие от ММА, зажечь дугу аппаратом TIG, если только он не оборудован таким устройством, как осциллятор, непросто. (А практически все аппараты «2 в 1» не оборудованы, конечно). Чиркает сварщик вольфрамовым электродом – искра есть, а дугу поднять не получается. Но вот бывалый сварщик подкладывает под электрод кусочек угля – и дуга пошла без проблем. Не случайно, что в продажах розничных магазинов специализированные аппараты TIG редко превышают долю в 1%.

d6a2a7.jpg

Отдельного упоминания в сварке TIG заслуживают аппараты с возможностью переключения на режим переменного сварочного тока, т.н. AC/DC. Вот эти аппараты и являются основным оборудованием для сварки алюминия. Именно они преимущественно и составляют этот самый 1% TIG в розничных продажах сварочного оборудования.

Технологические свойства сварочных работ

Существует множество технологических разновидностей видов сварочных работ в зависимости от материала и оборудования, наиболее распространенные из них: дуговые, электрошлаковые, газовые, световые, плазменные и электронно-лучевые.

Виды сварки по видам механизации и бесперебойности технологических свойств: воздушные, вакуумные, пенные, по флюсные и под флюсные виды.

По степени расплавления металла сварка подразделяется на атмосферную и струйную. Для струйной сварки характерно расплавленное вещество на шве.

Электрошлаковая

Кромки деталей плавятся за счет нагрева шлака от расплавленного под воздействием электроэнергии флюса, который предварительно насыпается между свариваемыми элементами. Во время процесса применяется проволока или присадочный пруток. Технология востребована для соединения деталей из чугуна, реже – для сварки цветных металлов.

Данный тип сварки востребован в промышленности для соединения крупногабаритных деталей с толстыми стенками (40-500 мм): роторные и турбинные валы, опоры, паровые котлы и т.д. Экономическая выгода от такого метода сварки тем выше, чем больше площадь свариваемой поверхности.

Варим полиэтилен

таблица сварки пластмассОбласти применения сварки пластмасс.

Что можно варить кроме металлов? Керамику. Стекло. Но на втором почетном месте стоят пластмассы или полимеры, прежде всего это полиэтиленовые трубы. С полиэтиленом можно работать терморезисторным, электромуфтовым методами, можно электросопротивлением: эти термины перечисляются в технической литературе. Не пугайтесь, все варианты можно называть коротко – сварка НЗ. НЗ – закладные нагреватели.

Суть процесса – расплавление полиэтилена в местах соединения с помощью металлических спиралей электрического нагревателя, который заложен в деталь. Способ чрезвычайно популярен, у него большие перспективы в промышленности: применяется в различных трубопроводах, замене старых металлических труб новыми полиэтиленовыми, установке и ремонте, развитии новых полимерных технологий.

В работе с пластмассами применяется еще один способ НИ или сварка нагретым инструментом. Самый простой вариант подвода тепла для нагрева полимерных поверхностей. Для работ с НИ существует множество вариантов сварочных инструментов – от простого электропаяльника для маленьких деталей до специальных сварочных аппаратов различной величины. Уважающие себя сантехники держат в своих рабочих чемоданах такого рода аппараты в обязательном порядке.

Кстати, способы сварки НЗ и НИ входят в том числе в список владения обязательными методами профессионального сварщика с подтвержденной квалификацией, например, аттестацией от НАКС – Национального Агентства Контроля Сварки.

Теперь классификация по типу механизации процесса:

  1. Автоматическая
  2. Автоматизированная
  3. Механизированная
  4. Ручная, начнем с нее.

Лучевая сварка

Данный вид сварки осуществляется за счет концентрированной энергии, которая проникая в металлы, оказывает на них глубокое проплавление. Из всех доступных способов соединения металлов, данный способ отличается своей быстротой.

Единственным недостатком энергетической сварки является очень дорогостоящее оборудование.

Также существуют и другие виды сварки, например:

  • Ультразвуковая сварка;
  • Диффузионная сварка и сварка трением;
  • Холодная сварка металлов;
  • Индукционная сварка.
  • Высокочастотная и экзотермическая сварка.

Большинство из всех вышеперечисленных способов сварки используется в промышленных целях. В быту и на производстве, основное применение получили дуговая и газовая сварка.

Еще статьи про сварку:

Плазменная

Плавит и соединяет кромки струя плазмы, которая генерируется в плазмотроне или между поверхностью заготовок и электродом. Метод отличается большой глубиной обработки деталей и высокой точностью сваривания. Она востребована для соединения как мелких и тонкостенных элементов электротехнических конструкций, так и крупных блоков для тяжелой промышленности. Плазма эффективно воздействует на все без исключения виды металлов.

Помимо рассмотренных к термическим видам сварки относится:

  • лазерная;
  • контактная стыковая с оплавлением;
  • электролучевая;
  • с закладными нагревателями.

Международные обозначения

При выполнении работ на территории России, в строительстве и других отраслях промышленности, все сварочные процессы подчиняются требованиям ГОСТа Р ИСО 4063-2010. Это отечественный аналог международного стандарта ISO 4063:2009.

Термомеханический класс сварки

Контактная сварка: метод характеризуется одновременным нагревом кромок соединяемых заготовок и их деформированием под давлением. Точечная сварка: выполняется при помощи специальных аппаратов или малогабаритными клещами. Обе детали закрепляются между анодом и катодом, через которые пропускается ток. В результате заготовки разогреваются в конкретном месте. После разогрева подача тока прекращается и усиливается давление электродов в месте температурного воздействия. Локальный расплав постепенно кристаллизуется и в результате получается прочное точечное соединение.

Точечная сварка может быть:

  • односторонней – оба электрода располагаются по одну сторону заготовок;
  • двухсторонней – электроды размещаются с разных сторон заготовок один напротив другого.

К недостаткам сварки специалисты относят то, что сваривание заготовок возможно только внахлест. Характеризуется высокой производительностью и возможностью автоматизации.

Точечная сварка широко применяется в автомобилестроении: конвейеры по всему миру используют именно данный тип соединения кузовных элементов. Клещи для точечной сварки отличаются компактностью и мобильностью. Они применяются в мелких мастерских и в домашних условиях. Однако они востребованы и на крупных СТО для выполнения разного рода кузовных работ.

К термомеханическому типу относятся также рельефная и стыковая сварки. Все остальные виды термомеханической сварки не стали популярными и не получили широкого распространения. Это:

  • диффузная – соединение неоднородных металлов в условиях вакуума или в среде защитных газов;
  • кузнечная – металлы соединяются в результате пластичной деформации;
  • за счет высокочастотного тока;
  • трением.

Определив особенности сварочного процесса, специалист легко сможет выбрать подходящий сварочный аппарат с учетом его технических показателей. Большинство сварочных процессов легко автоматизируются, дают возможность сформировать надежный и эстетичный сварочный шов, характеризуются невысокой себестоимостью и небольшими временными издержками.

Читайте также: Классификация сварных швов

Дуговые способы

Выше мы разбирались с основными понятиями и физикой дуги (знаменитая РДС – ручная дуговая, абсолютный чемпион по популярности).

Но классификация способов сварки – дело строгое, поэтому представляем виды дуговой сварки отдельно взятым семейством:

электрическая дуга в сваркеСтроение и свойства электрической дуги.

Ручные дуговые:

  • РАД – ручная аргонодуговая неплавящимся электродом;
  • РАДН – ручная аргонодуговая наплавка.

Автоматические способы дуговых:

  • ААД, ААДН, АЛСН, АППГН и т.д. – обширная семья способов с применением либо электродов (плавящихся и неплавящихся), либо проволок, либо порошковых проволок. Варить можно с газом и без.

Дуговые под флюсом:

  • знакомая нам АФ, автоматическая дуговая под флюсом;
  • различные приварки, наплавки с ленточными или проволочными электродами;
  • механизированная дуговая.

Дуговые с покрытыми электродами:

  • вот где правильное место для народной чемпионки РДС;
  • ручная дуговая наплавка;

Механизированные дуговые:

  • МАДП, МПГН, МСОД и т.д. – многочисленная «механическая» семья.

Принцип сварки

Принцип сварки металлов определяется по технологическим признакам установлен для каждого вида отдельно, так как специфика их работы отличаются. Для получения прочного сварного соединения необходимо сблизить поверхности двух металлов под большим давлением, чтобы впоследствии появилось электронное облако, взаимодействующее с ионизированными атомами обоих металлических поверхностей.

Нагрев в месте соединения приводит к амплитуде колебания атомов относительно постоянных точек, что в свою очередь создает более легкое получение связи между изделиями. Сила давления зависит от показателей температуры нагрева.

В искусстве

Художественная сварка – это недавно зародившееся направление в искусстве. Мастера, занимающегося созданием скульптурных композиций называют арт-сварщиком. В Москве, и других крупных городах, проходят многочисленные выставки, которые знакомят ценителей с новыми произведениями.

Можно с уверенностью утверждать, что художественной сваркой по металлу с каждым годом интересуется все больше людей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *