Все про разные виды сварки: классификация, характеристика, применение

Без сварки невозможно себе представить ни одну стройку, ни одно производство. Ниже мы ознакомимся с наиболее распространенными видами сварочных работ. Определим нюансы возникающие при сварке, плюсы и минусы такого вида соединения.

Определение сварки

Сварка – это специальная технология спайки металлических изделий при помощи применения особых аппаратов, путем создания связи на уровне атомов, в условиях значительных температур. Подобным образом, неразделимые соединения могут быть выполнены для «чистых» металлов, и для их сплавов.

Сегодня такое направление как сварка неразрывно связана практически со всеми направлениями производства, начиная от машиностроения, и заканчивая мелкими ремонтами. Ниже мы ознакомим вас основными существующими видами сварочных работ.

Кроме того, из- за разнообразия сварочных аппаратов различных мощностей размеров и принципов соединений, сварка используется и в быту. Он применяется для ремонта различной домашней утвари.

Из-за надежных соединений этот метод обработки металла довольно популярен. Молодого специалиста, желающего освоить тонкости сварочных работ, изначально интересуют какие сейчас, существуют ее виды, их предназначение.

Сварочные работы подразделяются по трем основным характеристикам:

• Механическая. Соединения создаются при помощи сочетаний энергии давления с другими взаимодействиями. Их совместное применение деформирует металл обеспечивая взаимопроникновение соединяемых изделий, образуя прочное соединение. К механическому типу имеют отношение: магнитно-импульсная, холодная и ультразвуковая сварка.
• Тип термосварки. Это соединение источником нагрева для которого применяется дополнительный материал, плавящийся при воздействии значительной температуры. В результате его горения  промежуток между краями стыкуемых изделий заполняется жидким металлом, а после его кристаллизации образуется прочное и надежное соединение. Из этого вида соединения, можно выделить следующие подвиды — электро-лучевая сварка, световая лазерная сварка, термитная плавка, газовая, дуговая, плазменная и электрошлаковая сварка
• Комбинированная (термомеханическая) сварка. Принцип сварных соединений этим методом состоит в нагреве металла до его размягчения, после чего приложенное усилие в зоне скрепления надёжно соединяет металлические изделия.

Известно несколько разновидностей комбинированного соединения изделий – конденсаторная, газопрессовая, контактная, индукционно-прессовая и диффузионная.

Это базовое разделение сварочных работ классифицирующееся по способу устройства сварного шва. Существует также  разделение по способу управления сваркой, по виду используемого материала, по другим критериям.

Классификация сварочного процесса

Работы по устройству сварочного стыка подразделяются по способу выполнения соединений на следующие:

1. Способ плавления — один из распространённых способов устройства сварного шва, в результате чего свариваемые края изделий расплавляются, смешиваются между собой образуя соединение высокой прочности.
2. Соединение с применением давления. Производится способом деформирования соединяемых деталей очень большим давлением до взаимопроникновения материала друг в друга на атомном уровне. На качество такого рода сварки влияют многие факторы: подготовка металла, его предварительная зачистка, приложенное усилие, способность деформироваться металл соединяемых изделий.
3. Пайка –  заключается в особом способе соединения металлических изделий в результате чего промежуток между свариваемыми краями соединяемых деталей заполняется сторонним материалом для пайки называемым припоем. Он имеет другую структуру чем основные изделия, которые нужно соединить, и плавится при меньшем нагреве.

Сварка плавлением

Характерной чертой способа соединения плавлением является формирование сварочной ванны, которая кристаллизуясь создает прочный шов.  При этом все металлы участвующие в процессе расплавляются, взаимопроникая перемешиваются, создавая однородную среду, связывающую оба элемента соединения.

При этом КПД таких аппаратов невысокое. Часть энергии уходит на обогрев самих деталей до начала их плавления, какая-то часть теряется во внешнем пространстве.

Наиболее оптимальным способом нагревания деталей для соединения плавлением, является нагрев при помощи электронного луча. По причине того, что для применения электронного луча требуется дорогая специальная аппаратура и квалифицированные специалисты, такой способ используется редко.

Повсеместно соединение плавлением производят посредством электродуговой сварки, как наиболее распространённой и быстро обучаемой. Обобщая вышесказанное можно выделить основные составляющие, без которых невозможно выполнить сварной шов способом плавления.

Это мощный источники энергии, специальные сварочное оборудование и опытные профессионалы. Данный вид сварки наиболее распространённый. Равным образом он подразделяется на несколько подвидов. Охарактеризуем основные:

• Электродуговая сварка. Основной применяемый компонент — сварочная дуга, образующаяся взаимодействием электрода и соединяемыми изделиями. По способу выполнения работ его классифицируется по три группы:
• Ручная сварка, когда все нужные операции выполняются непосредственно сварщиком. От закрепления электрода, и пред сварочной обработки стыков до зачистки сварного шва.
• Полуавтоматическая — когда сварочная проволока, выступающая в роли электрода, поступает в зону сварочных работ механизированным способом.
• Автоматическая — все работы выполняются без участия сварщика. Такой тип сварки предполагает непрерывность наложения сварочного шва. В противном случае поджиг и удержание стабильности дуги нужно выполнять заново, что негативно влияет на качество сварного шва подвергая порче свариваемые детали.
• Электрошлаковый способ сварки. Метод термической сварки не предполагающий наличие дуги. Процесс происходит посредством электропроводного шлака, через который пропускается электрический ток, нагревающий металл. В результате получается сварочная ванна. Работы производятся с применением специальных защитных газов.
• Электронно-лучевой метод. При данном методе сварки соединяемые изделия нагреваются и плавятся от высокоскоростного потока электронов, бомбардирующего зону сварочного шва.  Сварка выполняется внутри предназначенной для этого высоковольтной камере потребляемой мощностью до 50 кВт. В роли анода выступают сами изделия, в роли катода — спираль из вольфрама. Катод разогревается до 2300 градусов Цельсия.
• Сварка посредством газа. Роль высокотемпературного источника тепла исполняет горение газа, смешанного с кислородом. В ипостаси основного газа для газосварки часто выступает ацетилен, дающий большую температуру горения.
• Суть импульсно-кодового метода заключается в том, ток образующий дугу продаётся короткими импульсами, а не подается беспрерывно.
• Лазерная сварка. Выполняется световым лучом, пропущенным через систему фокусирующих элементов. Он формируется в лазерный поток малого сечения способный плавить металл.
• Соединение изделий при помощи плазмы. Нагревание металла осуществляется очищенным воздухом или другим газом, пропущенным с высокой скоростью через высокочастотный ток, тем самым превращаясь в плазму. Ее температура достигает до 10000 градусов.

Это наиболее часто применяемые типы сварки плавлением.

Сварка давлением

Сварку давлением нельзя не отнести к наидревнейшему способу соединения металлических деталей. Его использовали и до сих пор применяют кузнецы, нагревая до мягкости металл в кузнечном горне и серией ударов сплачивают его, вдавливая друг в друга.

Рассмотрим подвиды сварки при помощи давления:

• Соединение ультразвуковым способом. Суть его такова, что ультразвуковые волны преобразуются в высокочастотные колебания передающиеся на соединяемые детали, и при помощи небольшого приложенного давления образуют сварочный шов.
• Термитный вид сварки происходит посредством горючего порошка, называемого термитом. Сам процесс происходит в огнеупорном пространстве куда закладывается изделия, нуждающиеся в состыковке. В специальный тигель помещается термит, состоящей из оксида железа и алюминия. Он возгорается, оксид железа распадается, а плавящееся железо нагревает края изделий, расплавляет смешивая их.
• Сварка трением происходит посредством вращательного движения одной свариваемой детали относительно другой. Сила трения с небольшим давлением сваривает изделия.
• Контактный метод соединения осуществляется с участием пропущенного через свариваемые изделия электрического тока, который нагревает и сплавляет их.
• Холодная сварка построена на взаимопроникновении кристаллических решёток соединяемых металлических изделий под большим давлением.
• Газопрессовый способ заключается в одновременном разогреве краев деталей газовыми горелками до мягкого или жидкого состояния, после чего они сжимаются. Такой тип довольно обширно распространен при стыковке труб.
• Соединение при помощи высокочастотного тока ещё один вид стыковки труб. Заключается в нагреве кромок высокочастотным током впоследствии к ним прикладывается сжимающее усилие.

Пайка

Пайка — это способ состыковки металлических изделий посредством стороннего материала — припоя. Это материал плавящийся под действием меньшего нагрева чем свариваемые детали.

Работа производится паяльником, разогревающим до жидкого состояния припой, находящийся между стыкующимися изделиями. Припой остывает. кристаллизуется и спаивает изделия.

Виды спайки можно классифицировать по температуре правления припоя. Первый вид до 450С, второй превышает эту температуру:

• галлиевый сплав (50 С);
• сплав Розе (96 C);
• оловянно-свинцовый (220 C);
• медно-цинковые (865 C);
• медно-серебряные (779 C).

Это менее энерго затратный способ чем сварочные работы. Но и прочностные характеристики у него ниже. Кроме металлических изделий позволяет соединять неметаллы.

Процесс сварки

Несмотря на все видовое разнообразие  сварки, массу способов наложения сварного шва, различной сварочной аппаратуры — любой процесс устройства сварного шва состоит из трех основных этапов:

1. Между сварочным оборудованием соединяемыми деталями должен быть установлен контакт.
2. В зависимости от процесса соединения необходимо образовать связь. (химическую или металлическую).
3. Устройство сварного стыка высокого качества.

Наиболее распространёнными видами работ по сварке является ручная дуговая и полуавтоматическая. Именно они первое, что изучают молодые специалисты. Началу сварочных работ предшествует подготовительный этап, состоящий из:

1. Выбора типа сварки для соединения изделий.
2. Подготовки сварочных агрегатов под выбранный тип.
3. Обязательное наличие защитного костюма сварщика и сварочной маски.
4. Тщательной зачистки свариваемых кромок соединяемых изделий.
5. Подготовке места сварочных работ согласно утверждённым нормам охраны труда и техники безопасности.

Формирование контакта

Сформированный стабильный контакт между соединяемым материалом и плавящим нагревательным элементом, это первый основной этап при сварочных работах. Металл нужно довести до рабочей температуры, при которой начинается формировка сварочной ванны.

Образование химической или металлической связи

Формирование сварочной ванны это и есть непосредственно сварочный процесс. Ванна образуется из расплавленного металла соединяемых деталей с примесью металла электрода, участвующего в сварке.

Практически всегда сварочная ванна ярко белого цвета. Стабильность её геометрических размеров (в частности ширины) отсутствие перепадов температуры в течение цикла работы определяет качество и надёжность сварочного соединения.

Создание и типы прочного соединения

Все типы сварных швов, вне зависимости от способа соединений подразделяется на три основных вида:

• по пространственному расположению швы делятся на вертикальные, горизонтальные, нижние и потолочные;
• в зависимости от заполнения шва наплавляемым металлом делятся на усиленные нормальные и ослабленные швы;
• с учётом будущих нагрузок подразделяются на лобовые, косые, фланговые швы и комбинированные.

• стыковые – повсеместность применения, хорошие прочностные характеристики, адекватные затраты – обуславливают их высокую популярность;
• нахлесточные,  применяются для точечной сварки и контактном соединении;
  торцевые, когда элементы накладываются друг на друга в виде «бутерброда» с обвариванием торцов;
• угловые односторонние или двухсторонние, обеспечивающие более прочное сцепление.

В этой статье мы познакомились с основными наиболее часто применяемыми видами сварных швов. А вообще их существует более пятидесяти.

Рассмотренные нами виды сварок наиболее распространённые в производстве в домашнем обиходе. Им присущи свои плюсы и минусы, некоторые нюансы выполнения работ.

Выбирая вид сварки обращайте внимание какой материал будет свариваться и для каких целей. Принимать во внимание экономическую составляющую, коэффициент полезного действия выбранного сварочного агрегата, наличие специальных помещений и многие другие факторы.