Сварка плавлением. 6 главных видов по источникам теплоты, их характеристика и применение

Под термином «сварка плавлением» предполагается тепловой процесс, проводимый методом оплавления соединяемых поверхностей без их сжатия с добавлением расплавленного присадочного сплава (вводится по мере необходимости в сварочную ванну к основному сплаву).

Сварка подступает для всех металлов и сплавов, включая те, которые при нагреве сходу принимают жидкое состояние (бронза, сплавы литейные магния и алюминия, чугун). Можно употреблять для соединения неметаллических материалов – керамики, стекла, графита.

ГОСТы

Определения, определения, требования и остальные сведения, касающиеся сварки плавлением, прописаны в ГОСТах, которые неотклонимы к выполнению. Список неких эталонов:

1. Процессы сварки: ГОСТ 11969-79 – главные положения, обозначения сварки плавлением.
2. Контроль свойства: ГОСТ Р ИСО 5817-2009 – уровни свойства сварных соединений из стали, никеля, титана и их сплавов (без учета лучевых методов сварки).
3. ГОСТ Р ИСО 3834-(1, 2, 3, 4)-2007, ГОСТ Р ИСО 3834-5-2010, ГОСТ Р 55143-2012 – сварка плавлением железных материалов, требования к качеству.
4. Недостатки соединений: ГОСТ 30242-97 – систематизация, определения, обозначение.
5. Способы испытаний: ГОСТ 26388-84, ГОСТ 26389-84 – способы испытаний сварных соединений на сопротивляемость образованию трещинок.

Виды и характеристика

Сварка плавлением относится к тепловому классу и включает формы, выполняемые с применением термический энергии.

Зависимо от источника нагрева есть последующие виды:

1. Дуговая.
2. Электрошлаковая.
3. Лазерная.
4. Газовая.
5. Плазменная.
6. Электронно-лучевая.

Дуговая

Электродуговая сварка – всераспространенный вид. Применяется в быту, мелкомасштабном производстве, индустрии. Ее действие основано на получении тепла при помощи дугового разряда, который возникает меж электродом и свариваемым сплавом. Источник энергии – неизменный либо переменный ток.

Под действием тепла торец электрода и кромки соединяемых деталей расплавляются, появляется сварочная ванна, некое время находящаяся в расплавленном состоянии. Сварное соединение появляется опосля затвердевания сплава.

Виды дуговой сварки зависят от причин:

• типа дуги – прямого деяния (зависимая) либо косвенного деяния (независящая);
• степени механизации процесса – ручная, автоматическая, автоматическая;
• вида тока и полярности – неизменный ток прямой (на электроде – минус) либо оборотной (на электроде – плюс) полярности либо переменный ток;
• степени защиты участка проводимых работ от атмосферного действия – без защиты (нагой либо со стабилизирующим покрытием электрод), с защитой (шлаковой, шлакогазовой, газовой, комбинированной);
• параметров электрода – сварка плавящимся либо неплавящимся электродом.

Плавящимся электродом

Является разновидностью дуговой сварки, при которой электрод расплавляется и служит присадочным материалом. Образование сварного шва происходит в итоге расплавления электрода и кромок сплава.

Плавящиеся электроды бывают медными, железными, дюралевыми.

Неплавящимся электродом

Это процесс, выполняемый с внедрением не расплавляющегося во время сварки электрода. Наполнение шва происходит сплавом свариваемых деталей. Неплавящиеся электроды представляют собой стержни из электропроводящего материала (угольный, вольфрамовый либо графитовый).

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Yandex.маркет

Действие просит введения в сварочную ванну присадочной проволоки. При работе с химически активными сплавами употребляют сварку в защитных газах (аргон, гелий, их смесь). Метод находит применение в нефтеперерабатывающей, хим, пищевой, теплоэнергетической, автомобилестроительной сферах. Подступает для соединения цветных металлов и наплавки жестких сплавов.

Электрошлаковая

Источником нагрева служит тепло, которое выделяется в водянистой ванне при прохождении электронного тока через расплавленный шлак (флюс).

Принцип деяния заключается в прохождении электронного тока по электроду, расплавленному шлаку, основному сплаву. Сиим обеспечивается расплавление базового и присадочного металлов и специального флюса, повсевременно поступающего в ванну.

Примерная стоимость сварочного флюса на Yandex.маркет

• по виду электрода (проволочный, пластинчатый, плавящийся мундштук);
• по числу электродов (одно-, двух-, многоэлектродная);
• по наличию колебаний электрода (без колебаний, с колебаниями).

Электрошлаковый метод сваривания используют при соединении деталей, имеющих толщину 15-600 мм.

Лазерная

Для нагрева употребляется энергия излучения лазера. Процесс состоит в расплавлении кромок сплава лазерным лучом. Его образование происходит от источника света, получаемого вследствие излучения фотонов возбужденными атомами.

Поток лазерного излучения направляется в фокусирующую систему, преобразуется в пучок наименьшего размера и отчаливает на свариваемые детали. Луч просачивается в материал, поглощается, нагревает его и расплавляет, в итоге что формируется сварной шов.

• микросварка;
• минисварка;
• макросварка.

Применяется для соединения нержавеющей стали, титана, алюминия, частей каров, в радиоэлектронике, электрической технике. Точечная сварка – при ремонте оправ очков, ювелирных украшений.

Газовая

Источник нагрева – тепло пламени газов, сжигаемых в кислороде, с внедрением горелки. Выделяемое тепло оплавляет поверхность свариваемых деталей и присадочный материал, образуя сварочную ванну – сплав шва в водянистом состоянии.

Виды горючих веществ, смешиваемых с кислородом:

• ацетилен;
• водород;
• бутан;
• пропан;
• бензин.

Благодаря неспешному и плавному нагреву сплава, газовую сварку используют для соединения деталей из чугуна, цветных металлов, инструментальной стали. Употребляют для жесткой пайки, наплавочных и ремонтных работ.

Плазменная

Нагрев осуществляется при помощи сжатой дуги. Энергоносителем служит электронный разряд. Источник нагрева – плазма, высокотемпературный ионизирующийся газ. Для самопроизвольной ионизации нужна температура наиболее 5500° С.

Принцип деяния плазменной сварки основан на процессе расплавления сплава потоком плазмы, генерируемым сжатой дугой, расположенной в плазмотроне. Дуга обдувается газом, который греется и ионизируется. В итоге заряженные частички газа преобразуются в направленный поток плазмы, который выдувается соплом плазмотрона.

Используют в приборостроении, авиационной индустрии, для соединения молибдена, вольфрама, сплавов никеля, нержавеющих сталей.

Благодаря глубочайшему проплавлению сплава, вероятна сварка листовых металлов с шириной до 9 мм.

Электронно-лучевая

Источник нагрева – энергия ускоренных электронов сфокусированного электрического луча, который формируется электрической пушкой. Процесс сварки проводится в вакуумной камере при помощи электрического луча.

Плавление сплава происходит вследствие энергии, приобретенной в итоге интенсивной бомбардировки стремительно движущимися в вакууме электронами места сварки. Кинетическая энергия электронов опосля их удара о поверхность деталей преобразуется в термическую. Сплав плавится, и появляется сварочный шов.

Виды сварки и их общая характеристика

Более всераспространенным видом соединений железных кон­струкций в нашей стране являются электросварные соединения (око­ло 99% соединений производят сваркой). При всем этом почаще приме­няют электронную дуговую (ручную, автоматическую и полуав­томатическую) сварку.

Существенно пореже пользуются электрошлаковой и контактной электросваркой.

Обширное применение сварки разъясняется преимуществами это­го вида соединений по сопоставлению с иными видами соединений. К ним относятся: экономия сплава (в составных опорах до 20%); понижение трудозатратности производства конструкций (до 20%); ком­пактность соединений, которая приводит к упрощению конструк­тивной формы; возможность конкретного соединения эле­ментов вместе без соединительных накладок либо уголков; отсутствие ослаблений; плотность соединений.

К недочетам сварных соединений следует отнести деформа­цию изделий от усадки сварных швов и наличие остаточных напря­жений в конструкции, что при действии низких температур и дина­мических отягощениях приводит к хрупкому разрушению стали. Кро­ме того, нужно отметить трудность исчерпающего контроля свойства сварных швов. Внутренние остаточные напряжения от свар­ки, суммируясь с напряжениями от деяния сил на элемент, услож­няют напряженное состояние сварного соединения.

Сварка затруднительна при монтаже конструкций, также при наличии частей, образуемых несколькими листами, в особенности при большенный их толщине.

Электродуговая сварка (набросок ниже) базирована на явлении появился­новения электронной дуги 1 меж железным стержнем 2 (элект­родом) и свариваемыми железными деталями 5, которая расплавля­ет главный сплав и сплав электрода, смешивает их, в итоге что при охлаждении появляется сварной шов, соединяющий отдельные детали в одно целое. Сварщик держит электрод с по­мощью держателя 3, который подсоединяют к отрицательному кон­такту сварочного аппарата 4. Глубину проникания наплавлен­ного сплава в главный именуют проваром.

Ручная электронная сварка всепригодна и обширно распрост­ранена, потому что может производиться в нижнем, вертикальном и пото­лочном положениях, также в недоступных местах. Маленькая
глубина проплавления основного сплава (1-2 мм), низкая про­изводительность ручной сварки из-за пониженной силы применяе­мого тока и наименьшая стабильность ручного процесса по сопоставлению с автоматической сваркой являются недочетами ручной сварки.

Принципная схема электродуговой сварки

Для защиты расплавленного сплава от воздуха, улучшения хи­мического состава и структуры шва, также для убыстрения и облег­чения процесса сварки электроды, созданные для ручной сварки, покрывают обмазками.

Электроды для ручной сварки делят по типам в зависимо­сти от прочности наплавленного сплава. Электроды, используемые в строительстве: при сваривании железных конструкций с пределом текучести до 490 МПа (Э-42, Э-42А, Э-46, Э-46А, Э-50, Э-50А). Для их используют низкотоксичные рутиловые электроды. Рутил — природный минерал, содержащий до 60% титана.

Цифра показывает временное сопротивление разрыву сплава шва (кгс/мм 2 ). Буковка А значит, что шов владеет завышенной пла­стичностью.

То же с пределом текучести 500 МПа (Э-60, Э-70 и Э-85). Для понижения массы наплавленного сплава эталоны советуют использовать электроды наиболее больших марок, чем марки стали со­прягаемых частей.

Плавящиеся электроды изготовляют из сварочной проволоки (низкоуглеродистая, легированная и высоколегированная). Все элек­троды для ручной сварки делают из низкоуглеродистой прово­локи марки: Св-08А, для конструкций, работающих в томных ус­ловиях (сварочная проволока; 0,8 значит содержание углерода 0,08%; завышенное свойство стали из-за ограниченного содержа­ния серы и фосфора).

В процессе автоматической сварки (набросок ниже) сварочная головка, имеющая на сто процентов автоматическое управление, {перемещается} вдоль шва и подает к месту сварки сварочную проволоку без по­крытия.

Пространство сварки покрывают флюсом — пылеобразным мате­риалом — из специального бункера и шланга, перемещаемых со­вместно со сварочной головкой. Флюс на сто процентов изолирует пространство сварки от воздуха, потому что горение дуги происходит под слоем флю­са, сразу легируя расплавленный сплав содержащимися во флюсе примесями. В итоге выходит однородный плот­ный шов с глубочайшим проваром, имеющий высочайшие механические характеристики.

Автоматическая сварка под флюсом

Вследствие большенный силы тока, используемой при автоматичес­кой сварке (600-1200 А), и общей автоматизации процесса произво­дительность ее в 10-15 (а время от времени и наиболее) раз превосходит ручную сварку, также при ней происходит глубочайшее проплавление сварива­емых деталей. Потому автоматическую сварку лучше осуще­ствлять во всех соединениях, где это может быть. К недочетам авто­матической сварки относится невозможность нанесения ее в крути­кальном и потолочном положениях и в стесненных критериях.

При автоматической сварке (набросок ниже) электродная прово­лока без покрытия малого поперечника (до 3 мм) подается механиз­мом к держателю и через него — к месту сварки. Сварщик переме­щает держатель вдоль шва вручную. Флюс подается непосредствен­но из воронки держателя, на котором находятся также клавиши управления. Скорость автоматической сварки в 1,5-2 раза мень­ше автоматической.

Автоматическая сварка

Сварка дугой в среде защитного газа

Плюсы: достигается высочайшая производительность; низ­кая стоимость.

Недочеты: сдувание струи газа ветром; необходимость за­щиты сварщика от отравления.

Обилие видов сварки

Сварочный процесс сформировывает неразъемное соединение разных частей каких-то металлов за счет образования новейших межатомных связей.

Он заключается в разработке локального либо повсеместного прогрева, пластической деформации, либо одновременного деяния обоих причин. Современные сварочные технологии представлены практически соткой видов автоматической и ручной сварки.

Три главных разновидности

Имеются три разновидности либо типа сварки. По способу получения энергии соединения ее делят на тепловую, термомеханическую и механическую.

К тепловой сварке причисляют процессы с внедрением электронной дуги, газа, плазмы и остальных источников термического излучения. Конкретно благодаря ему происходит нагрев и сварка.

В термомеханических видах не считая термический энергии используют давление для получения неразрывного соединения.

В механической теплоту получают за счет трения, давления, ультразвука либо взрыва.

Виды сварочных работ разнообразны и их систематизация делается по различным аспектам. Систематизация идет по способу защиты сварочной ванны, по непрерывности процесса сварки, степени механизации, применяемым газам. Не считая этого имеются технологические признаки, которые персональны для всякого вида сварки.

Виды сварных соединений тщательно описаны в ГОСТ (муниципальных эталонах). Не считая этого имеется огромное количество ГОСТ описывающих виды сваривания, методы контроля сварных швов, меры сохранности при производстве сварочных работ.

Тепловое сваривание материалов

Тепловые процессы основываются на плавлении соединяемых деталей за счет термический энергии. Выделяю некоторое количество видов тепловой сварки:

• электродуговая (в среде защитных газов, под флюсом и остальные);
• электрошлаковая;
• электронно-лучевая и лучевая (лазерная);
• плазменная;
• газовая;
• термитная.

Самое обширное применение получила электродуговая сварка. Но и остальные виды нужны в разных современных сферах производства и в бытовых условия.

Расплавление электронной дугой

Электродуговой вид сварки работает за счет выделения энергии в дуге из-за того, что сопротивление дуги существенно больше, чем сопротивление всей электронной цепи, образующей замкнутый контур.

Потому фактически все термическая энергия выделяется в дуге, разогревая ее до 4,5-6 тыщ градусов и вызывая плавление хоть какого сплава. Дуга возникает в зазоре электрода и свариваемого сплава, вызывая их плавление.

При остывании создается неразрывный шов, характеристики которого соединены с током, составом присадки и почти всеми иными факторами.

Дуговое сваривание делается плавящимися и неплавящимися стержнями (электродами). В оборудовании употребляется инверторная разработка, что позволило сделать малогабаритные производительные устройства.

При сварке заготовок при помощи электрода разжигают дугу меж ним и поверхностью стыка. Это создается за счет недлинного замыкания при прикосновении прутка к сплаву, и следующего его отрыва на расстояние 3-5 мм.

Дуга расплавляет конец электрода и кромки свариваемого изделия. В точке образования дуги создается сварочная ванна.

Для получения сварного шва требуется вести электрод вдоль стыка со скоростью достаточной для расплавления кромок и электрода, но не достаточной для прожигания деталей.

Опосля остывания сплава выходит сварной шов по прочности сопоставимый с основой. Электрод быть может в виде отдельного стержня в обмазке либо присадочной проволоки на механизме ее подачи.

При сваривании неплавящимся стержнем электродуга возникает меж ним и кромками заготовок. Происходит расплавление кромок, если нужно и присадочной проволоки в образующейся при всем этом сварочной ванне. Пруток быть может угольным либо из вольфрама. Электродом неплавящегося вида обычно работают при сварке меди, медных сплавов (латуни, бронзы, мельхиора) и тугоплавких металлов.

Защита флюсами и газом

Сваривание сплава под слоем флюса обычно производится автоматом либо при наполовину автоматическом процессе (полуавтоматом). В первом случае все процессы автоматизированы, во 2-м процесс подачи электрода делается автоматом, а движение горелки осуществляется сварщиком.

Расплав в сварочной ванне защищается расплавом шлака от действия атмосферного воздуха. Шлак выходит за счет расплавления флюса поступающего в ванну. Вид сварки с применением флюсов очень производителен, к тому же выходит высококачественный сварной шов без пор и остальных недочетов.

Сваривание в газе обеспечивает предохранение участка сварки от вредного действия паров воды, атмосферного кислорода и азота.

Это обеспечивается за счет подачи струи защитного газа через сопло горелки в сварочную зону, что дозволяет вытеснить атмосферный воздух. Употребляется при применении неплавящихся и плавящихся электродов. В итоге выходит высококачественный шов при высочайшей производительности труда.

Электрошлаковая

Электрошлаковый вид сварки осуществляется благодаря сплавлению вертикальных краев изделия с электродом. Когда электронный ток проходит через лак, выделяется тепло. Дуга находится лишь на исходном шаге. В предстоящем сплав расплавляется за счет тепла выделяемого шлаком.

С 2-ух сторон зазора инсталлируются ползуны из меди. Их охлаждают методом подачи воды. Снизу устанавливается поддон с флюсом. Меж ним и электродом разжигают дугу и подают туда проволоку.

Электронная дуга расплавляет проволоку и флюс, из их появляется сварочная ванна, над которой всплывает легкий водянистый шлак. По мере расплавления кромок и сварочной проволоки ползуны передвигаются ввысь по стыку. В итоге выходит высококачественный шов. Благодаря такому процессу можно варить сплавы большенный толщины за один проход.

Лучевая

В индустрии, в особенности приборостроении и электронике требуется сваривать весьма маленькие детали, имеющие особенные требования к процессу сварки. Выбор метода сварки в этом случае невелик. С ними могут совладать лишь мощнейший световой луч, поток электронов либо плазмы.

Чтоб получить шов хорошего свойства, требуется высокоэнергетический источник. Это быть может лазер либо иной схожий источник энергии способный сконцентрировать гигантскую термическую энергию на небольшом участке и на маленькое время. Электронно-лучевая сварка употребляет энергию разогнанных до большенный скорости электронов. В случае с лазером разогрев осуществляется за счет энергии фотонов.

Плазма, газ, тепловая реакция

Суть вида сварки с применением плазмы заключается в формировании струи ионизированного газа, которая является проводником тока.

Температура плазмы добивается 30000 °C, что дозволяет плавить любые сплавы в кратчайшие сроки. Энергия плазмы зависит от величины сварочного тока, рабочего напряжения, расхода газа. Сварочные швы получаются высочайшего свойства, тонкие, без внутренних напряжений.

Газовое сваривание осуществляется за счет сжигания горючего газа в кислороде и выделения огромного количества теплоты. Это один из наистарейших видов сварки.

Температура газового пламени составляет три тыщи градусов. Благодаря этому расплавляются соединения свариваемого изделия. Процесс расплавления происходит длительно, что вызывает нагрев огромных участков поверхности соединяемых изделий. При охлаждении вызывает огромные напряжения в шве и самой детали.

При термитном сваривании употребляется тепло выделяемое при сжигании консистенции из алюминия и оксидов железа.

Термомеханическое сваривание материалов

К термомеханическому свариванию относится кузнечная, контактная и подобные им виды. Эти методы сваривания сплава употребляют мгновенно термическую и механическую энергию. К этому виду относят такие технологии:

• кузнечная;
• контактная;
• диффузионная;

Кузнечной сваркой именуется метод, в каком свариваемые изделия поначалу греются до нужной температуры в горне, а позже молотом соединяют вместе. Если заместо молота употребляется пресс, то таковой метод именуется прессовый.

Контактный вид имеет такое заглавие благодаря тому, что сваривание осуществляется в месте контакта соединяемых деталей. Их очень придавливают друг к другу при помощи особых электродов, а потом через точку сдавливания пропускают мощнейший ток.

В месте контакта выходит наибольшее сопротивление, что вызывает выделение основного тепла конкретно в данной нам точке. Соответственно, это приводит к расплавлению сплава в точке контакта. При помощи контактной получают точечную либо шовную сварку.

Контактная сварка получила обширное распространение в машиностроении, в особенности в автомобилестроении. Это соединено с высочайшей производительностью и экономичностью данного вида сварки. Она проще всего автоматизируется и обширно употребляется в механизированных комплексах.

Недозволено не упомянуть диффузионный вид сварки. Его суть в подготовительном нагреве заготовок и следующем их соединении при помощи деформации, которая возникает от механического давления. В таком процессе происходит диффузия атомов из одной соединяемой части в другую и выходит неразрывное соединение.

Механическое сваривание материалов

При механическом методе сварки неразрывное соединение получают без наружного источника тепла. Процесс соединения происходит под действием давления, трения, взрыва либо чего-нибудь подобного, что образует межатомные связи меж свариваемыми изделиями.

Сварка трением происходит в итоге резвого вращений. Она деталь так плотно прижата к иной, что при вращении происходит мощное трение и разогрев до расплавления. Это обеспечивает надежное соединение заготовок.

Если взять две железные пластинки, очистить от загрязнений и очень придавить, то при давлениях в несколько 10-ов тыщ атмосфер происходит пластическая деформация, приводящая к образованию межатомных связей 2-ух частей. В итоге выходит неразрывное соединение. Таковой метод именуется прохладной сваркой.

Чтоб появились силы атомного взаимодействия, меж 2-мя деталями время от времени употребляется взрыв. В этот момент свариваемые детали сближаются так, что появляются атомные связи, которые обеспечивают надежное соединение изделий.

Очередной вид сварки – ультразвуковой. Высокочастотные волны вызывают колебания атомов в сплаве, и те стают таковыми значительными, что вызывает атомные взаимодействия. Результат – надежное соединение.