Классификация основных видов сварки

В зависимости от вида энергии сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.

К термическому классу принадлежат виды сваривания с помощью плавления, в которых для расплавления металла используют тепловую энергию:

• дуговое сваривание – нагревание осуществляется электрической дугой;

• плазменное сваривание – нагревание осуществляется сжатой дугой;

• газовое сваривание – нагревание осуществляется пламенем газов;

• электрошлаковое сваривание – для нагревания используют тепло, которое

выделяется при проникновении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак;

• лазерная сварка – расплавление осуществляется энергией светового луча,

полученного от оптического квантового генератора;

• термическая сварка – используется тепло, образованное в результате

сжигания термического порошка, который состоит из смеси алюминия и оксида железа.

К термомеханическому класс принадлежат виды сварки, в которых используются тепловая энергия и давление.

• контактная сварка – с использованием давления и нагревания при проникновении электрического тока через контактные поверхности;

• диффузионная сварка – проходит через взаимную диффузию атомов контактных поверхности;

• прессовая сварка – нагревание осуществляется пламенем газов, дугой, электрошлаковым процессом, индукционным процессом.

К механическому классу относят сварку, которая выполняется с использованием механической энергии и давления:

• ультразвуковая сварка – давление образуется ультразвуковыми колебаниями;

• холодная сварка – используется давление при значительной пластичной деформации без нагрева;

• сварка взрывом – происходит в результате вызванного взрывом удара быстро двигающихся частиц;

• сварка трением – происходит в результате сжатия и нагревания сварных деталей за счёт трения при их вращении;

• импульсно-магнитная сварка – давление электрода усиливается импульсным магнитным полем, благодаря чему подача электрода в период сжатия ускоряется настолько, что набирает ударный характер.

Сварное соединение – это неразъёмное соединение нескольких деталей, полученное в процессе сварки.

В зависимости от взаимного расположения свариваемых в пространстве различают следующие основные виды сварных соединений: стыковые, угловые, нахлесточные и торцовые.

Металл толщиной 4 мм соединяют в стык без разделки кромок и без зазора или с отбортовкой кромок без применения присадочного материала. При толщине металла от 2 до 5 мм стыковые соединения выполняются без разделки кромок с зазором между свариваемыми кромками, больше 5 мм применяют V-образную разделку кромок , выше 5 мм – X-образную разделку кромок.

Сварным швом называется участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации металла сварочной ванной. Сварные швы по характеру выполнения бывают односторонними и двусторонними . По отношению к направлению действующий усилий сварные швы разделяются на фланговые, лобовые, комбинированные и косы.

В зависимости от положения в пространстве различают нижние, вертикальные, горизонтальные и потолочные сварные швы.

По внешней форме сварные швы бывают нормальные, усилительные и ослабленные.

Флюсы

В процессе сварки все металлы и их сплавы, соединяясь с кислородом окружающегося воздуха и кислородом сварочного пламени и образуют окислы,

которые имеют более высокую температуру плавления, чем сам металл. Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления, образовавшихся при сварке окислов применяются флюсы. Следовательно флюсы – это вещества, которые вводятся в сварочную ванну раскисления расплавленного металла и удаления из него образовавшихся окислов и неметаллических включений. При газовой сварке флюсы в сварочную ванну в виде легко испаряющейся жидкости. Флюсы заранее наносят на кромки свариваемого металла и на присадочные прутки, либо вносят в ванну в процессе сварки периодическим погружением присадочного прутка в сосуд с флюсом.

К сварочным флюсам, применяемым при сварке и пайке, предъявляются следующие требования:

• флюс должен быть более легкоплавким, чем основной и присадочный металлы;

• расплавленный флюс должен хорошо растекаться по нагретой поверхности металла, т.е. обладать достаточной жидкотекучестью;

• шлаки должны хорошо отделяться от шва после сварки;

• флюс должен сохранять свои свойства на протяжении всего процесса сварки;

• флюс должен быть дешёвый и недефицитный.

Для заполнения зазора между кромками свариваемого металла и образования валика шва в сварочную ванну вводят присадочный металл в виде прутков или полосок, нарезанных из металла того же или близкого состава, что и свариваемый металл. Нельзя сваривать металл проволокой неизвестной марки.

Сварочная проволока перед сваркой должна быть тщательно очищена от краски, масла, ржавчины и других загрязнений. Сварочная проволока поставляется в мотках массой не более 80 кг. На каждый моток проволоки крепят бирку, где указывается завод – изготовитель, условное обозначение, номер партии.

Марки сварочной проволоки применяют по ГОСТ 2246-70, который включает в себя 6 марок низкоуглеродистой; 30 – легированной ; 41- высокоуглеродистой неомеднённой и холоднотянутую проволоку диаметром - 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм.

Металлургические процессы при дуговом сваривании.

Металлургические процессы при сваривании – это процессы взаимодействия жидкого металла с газами и шлаками. Эти процессы проходят во время плавления электрода, при переходе капли жидкого металла через дугу, а так же в самой ванне.

Загрязнение металла шва

Металл шва насыщается вредными веществами из окружающего воздуха, влаги, ржавчины, масла, минералов, которые входят в состав сварочных материалов.

Загрязнение металла шва можно устранить такими способами:

• просушивания сварочных материалов для удаления влаги, кислорода и водорода;

• образование газовой шлаковой защиты дуги и сварочного металла;

• раскисление – это превращение оксида железа в нерастворённые частицы с следующим удалением в шлак. Разкислителями являются: марганец, кремний, титан, алюминий, углерод и другие элементы;

• рафинирование – это удаление сульфатов ,фосфатов, нитритов, водорода с помощью химических реакций и образования новых химических частиц, которые не растворяются, а переходят в шлак.

Легированием называется процесс введения в метал шва разных элементов, придающих ему необходимых свойств (крепости, вязкости, коррозистойкости и др). Эти элементы вводятся в состав электродной проволоки, присадочного металла, электродного покрытия или флюса. При сварке легирующие элементы частично выгорают и не полностью переходят в шов. Это надо учесть при выборе марки электрода, присадочной проволоки, флюса.

Кристаллизацией называется процесс образования твёрдых частиц с расплавленного металла во время его перехода из жидкого в твёрдое состояние.

Свариваемость – это способность металлов образовывать качественные сварное соединение, удовлетворяющие эксплуатационным требованием. Различают физическую и технологическую свариваемости.

Физическая – способность свариваемых материалов образовывать надёжные связи между атомами.

Технологическая – способность материалов свариваться при определённых

видов и режимов сваривания.

Свариваемость сталей.

1. Хорошо свариваемые стали – это низкоуглеродистые и низколегированные стали, которые не группируются и свариваются без ограничений.

2. Удовлетворительно свариваемые стали – это углеродистые стали с содержанием углерода от 0,22% до 0,30%, и низколегированные стали с содержанием углерода от 0,14% до 0,22%. Такие стали свариваются при температуре не ниже +5С и толщины металла не более 20 мм.

3. Ограниченно свариваемые стали – такие стали склонны к образованию скоплённых структур и свариваются с поперечным или сопровождающим подогревом при температуре 150 - 350С.

4. Плохо свариваемые стали – такие стали скопляются при сваривании и поэтому выполняют предыдущий и сопутствующий подогрев до температуры 200 - 500С.