Классификация сварки металлов

ГОСТ 19521-74 устанавливает классификацию сварки металлов по основным физическим, техническим и технологическим признакам.

Физические признаки, в зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, подразделяются на три класса:

• Термический класс: виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии.

• Термомеханический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления.

• Механический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления.

К техническим признакам относятся: способ защиты металла в зоне сварки, непрерывность сварки, степень механизации сварки.

Технологические признаки установлены ГОСТ 19521-74 для каждого способа сварки отдельно.

Термический класс

Электрическая дуговая сварка. Источником теплоты является электрическая дуга, возникающая между торцом электрода и свариваемым изделием при протекании сварочного тока в результате замыкания внешней цепи электросварочного аппарата.

Основными разновидностями электродуговой сварки являются: ручная дуговая сварка, сварка неплавящимся электродом, сварка плавящимся электродом, сварка под флюсом, электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка производится за счёт разогрева флюса, находящийся между свариваемыми изделиями, при прохождении через него электрического тока. Способ применяют при сварке вертикальных швов толстостенных изделий.

Плазменная сварка. Источником теплоты является плазменная струя, получаемые при ионизации рабочего газа в промежутке между электродами, одним из которых может быть свариваемое изделие либо оба электрода находятся в плазменной горелке — плазмотроне. Помимо собственно сварки этот способ часто используется для технологических операций наплавка, напыление и резка.

Электронно-лучевая сварка. Источником теплоты является электронный луч, получаемый за счёт термоэлектронной эмиссии с катода электронно-лучевой пушки. Сварка ведётся в высоком вакууме. Получают швы с соотношением глубины провара к ширине до 20:1 и более. Применяется для сварки низкоуглеродистых, коррозионно-стойких сталей, меди и медных, никелевых, алюминиевых сплавов, тугоплавких металлов (вольфрама, тантала и др.), керамики, химически активных металлов и сплавов, таких как ниобий, цирконий, титан, молибден и др.

Лазерная сварка. Источником теплоты служит лазерный луч. Применяют лазерные установки всех видов.

Контактная стыковая сварка оплавлением. Источником теплоты служит плоский нагревательный элемент, со специальным покрытием PTFE. Сварка выполняется в 5 этапов: нагрев под давлением, прогрев массы, вывод нагревательного элемента, сварка, затвердевание.

Сварка с закладными нагревателями. Применяется для сварки полиэтиленовых труб. Источником теплоты служат элементы сопротивления запаянные в сварной муфте.

Газовая сварка. Источником теплоты является газовый факел, образующийся при сгорании смеси кислорода и горючего газа.

Термомеханический класс

Кузнечная сварка − первый в истории вид сварки. Соединение материалов осуществляется за счёт возникновения межатомных связей при пластическом деформировании соединяемых заготовок ковочным молотом.

Контактная сварка производится в два последовательных процесса: нагрев свариваемых изделий до пластического состояния и их совместное пластическое деформирование. Основными разновидностями контактной сварки являются: точечная контактная сварка, стыковая сварка, рельефная сварка, шовная сварка.

Диффузионная сварка осуществляется за счёт диффузии — взаимного проникновения атомов свариваемых изделий при повышенной (800°C) температуре в вакууме или в среде защитных газов. Методом диффузной сварки можно пользоваться при создании многослойных композитных материалов из разнородных металлов, отличающихся по своим физико-химическим свойствам.

Сварка высокочастотными токами Источником теплоты служит высокочастотный ток проходящий между свариваемыми изделиями. При последующем пластическом деформировании и остывании образуется сварное соединение.

При сварке трением соединяемые детали в месте прикосновения разогреются до оплавления за счет механической работы сил трения их друг об друга и свариваются. Способ позволяет сваривать разнородные материалы: медь и алюминий, медь и сталь, алюминий и сталь и т. д.

Механический класс

Сварка взрывом осуществляется сближением атомов свариваемых изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии, выделяемой при взрыве. С помощью данного способа сварки часто получают биметаллы.

Ультразвуковая сварка осуществляется сближением атомов свариваемых металлических изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии ультразвуковых колебаний, вводимых в материалы. Ультразвуковая сварка применяется в производстве микросхе, прецизионных изделий, сварка металлов разных типов и металлов с неметаллами.

Холодная сварка происходит благодаря пластической деформации в зоне стыка под воздействием механического усилия при температуре ниже минимальной температуры рекристаллизации свариваемых металлов. Холодная сварка может быть стыковой, точечной и шовной^[5].

Технология ручной дуговой сварки.

Виды сварных соединений и швов

В зависимости от расположения свариваемых частей различают следующие виды сварных соединений.

Соединение встык является самым распространенным и применяется почти при всех способах сварки. Оно дает наименьшее сварочные на­пряжения и деформации при сварке.

При ручной дуговой сварке листов толщиной 3…8мм кромки можно обрезать под прямым углом к поверхности. Такая подготовка к сварке называется «встык без скоса кромок». При толщине листов 8…20мм для дуговой сварки применяют соединение встык с односторонним скосом кромок − V-образный скос. Для листов толщиной более 20мм применяют двухсторонний скос кромок — X-образный скос.

Соединение внахлестку применяется при дуговой сварке строительных конструкций из металла толщиной не более 10-12 мм. Лучшее соединение − сварка листов с обеих сторон.

Соединение впритык (тавровые) применяются при дуговой сварке балок, колонн, стоек, каркасов ферм и других пространственных конструкций. Такие соединения выполняются без скоса кромок или с одним − двумя скосами кромки.

Угловые соединения являются разновидностью тавровых и, в основном, выполняются без подготовки кромок. Их применяют при сварке резервуаров, емкостей и других соединений. Сварка с подготовкой кромок применяется для ответственных конструкций.

Соединения прорезные применяются, когда длина нормального шва внахлестку не обеспечивает достаточной прочности. Прорезные соединения бывают закрытого или открытого типа.

Пробочные соединения (соединение электрозаклепками) применяются для получения прочных, но неплотных соединений. Верхний лист просверливается, и отверстие заваривается так, чтобы сварка захватила поверхность нижнего листа. Диаметр отверстия для пробочного шва принимают равным 2…2,5 толщины листа.

Сварные швы классифицируются:

1. По положению в пространстве - нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные.

2. П о отношению к действующим усилиям сварные швы делятся на фланговые, торцевые (или лобовые), комбинированные и косые.

3. По протяженности различают швы непрерывные (сплошные) и прерывистые, которые, в свою очередь, подразделяются на швы с цепным расположением и шахматным расположением сварных участков. Для прерывистого шва длина сваренного участка а= 50…150 мм, а пауза «в» выбирается в 1,5…2,5 раза больше «а».

4. По типу соединения все швы делятся на стыковые и угловые (валиковые). Угловые швы применяются при соединениях внахлестку, в тавр, в угловых соединениях и соединениях с накладками. Размер углового шва определяется его стороной, которая называется катетом.

5. По степени усиления различают швы нормальные, усиленные и ослабленные.

6) По числу слоев различают швы однослойные и многослойные.

7) По направлению - прямолинейные, круговые вертикальные и круговые горизонтальные.

Основными параметрами режима ручной дуговой сварки является выбор электрода, величина сварочного тока, скорость перемещения электрода вдоль шва, род тока, полярность, напряжение на дуге и скорость сварки.