7.3 Методы сварки

Способы сварки плавлением

Автоматическая и полуавтоматическая сварка

Выполняется либо под флюсом, либо в защитных газах. При автоматической сварке, как известно, механизированы подача электродной проволоки (или ленты), перемещение дуги и колебательные (поперечные) перемещения дуги, когда это необходимо. В случае полуавтоматической сварки механизирована лишь подача электродной проволоки. Поскольку при механизированной сварке подвод электрического тока расположен почти у самого конца электродной проволоки, электрическое сопротивление её очень мало. Это позволяет в несколько раз повысить (по сравнению с ручной сваркой) плотность тока, а следовательно, и производительность сварки. Кроме того, при автоматической сварке длина дуги и скорость сварки остаются практически постоянными, тогда как при ручной они меняются иногда в значительных пределах. В то же время автоматическая сварка под флюсом обусловливает повышенные требования к точности сборки, к доступности выполнеия отдельных швов; она возможна лишь в нижнем положении (без предупредительного формирования). Автоматическая и полуавтоматическая сварки под флюсом могут выполняться на весу, на флюсовой подушке, на флюсомедной подкладке, на стальной подкладке, с предварительным наложением подварочного шва, с предварительной подваркой корня шва. Полуавтоматическая сварка может выполняться без применения подкладок, подушек и подварочного шва, с предварительным наложением подварочного шва и подваркой корня шва.

Как известно, применение автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом возможно только в нижнем положении. Между тем при изготовлении сварных конструкций бывает необходимо сваривать швы, находящиеся в вертикальном и даже в потолочном положении. Сварка в защитных газах открывает большие возможности. Применительно к углеродистым и низколегированным сталям защитным (активным) газом служит углекислый газ. В большинстве случаев используется полуавтоматическая сварка. Выполняя автоматическую сварку в углекислом газе, необходимо: а) не допускать забрызгивания газового сопла расплавленным металлом, периодически, периодически прочищать сопло; б) следить за положением проволоки относительно оси соединения. При полуавтоматической сварке в углекислом газе часто приходится сваривать соединения, расположенные в разных пространственных положениях. Чтобы не тратить времени на корректировку режима, рекомендуется силу тока, одинаковую для всех швов, назначить по верхнему пределу, рекомендованному для швов в потолочном положении. В случае полуавтоматической сварки порошковой проволокой направление оси проволоки и сопла должно быть перпендикулярно к поверхности свариваемого изделия. Вылет электродной проволоки предусмотрен в пределах 15-20 мм. Расстояние от кромки сопла до поверхности свариваемого изделия должно быть не более диаметра сопла.

Сварка в защитных газах

Защитными газами при сварке высоколегированных сталей служат главным образом аргон и гелий или их смеси. Значительно реже используется углекислый газ. При сварке в инертных газах применяются как неплавящиеся ( вольфрамовые), так и плавящиеся электроды и стальная проволока. Сварка в углекислом газе производится только плавящимся электродом из высоколегированной проволоки. В процессе сварки неплавящимся электродом нельзя зажигать дугу коротким замыканием, так как в этом случае неизбежно попадание вольфрама в сварочную ванну, а следовательно, и в швов. Для зажигания дуги следует подать высокое напряжение, например, осциллятором. Под действием высокого напряжения воздушный промежуток ионизируется. Сварка плавящимся электродом производится на постоянном токе обратной полярности; при сварке неплавящимся электродом полярность прямая. Сварка плавящимся электродом выполняется на автоматах и полуавтоматах; сварка неплавящимся электродом в большинстве случаев ручная, но могут применяться различные способы механизированной сварки.

Газокислородная сварка.

Процесс простой, маневренный. Позволяет производить сварку во всех положениях. Ввиду низкой концентрации тепла процесс малопроизводителен и вызывает повышенные деформации. Металл шва, как правило, неравнопрочен с основным металлом.

Электродуговая сварка угольным электродом.

Простота, возможность применения в любом пространственном положении и почти на всех металлах делают его универсальным. Отсутствие защиты от окружающего воздуха и низкая производительность сильно ограничивают его применение. Особенно широко при поверхностной воздушно-дуговой резке, которая нашла применение в судостроении.

Электродуговая сварка металлическим электродом с покрытием.

Отличительные особенности - универсальность и маневренность. Основной недостаток - низкая производительность, как у всякого ручного процесса.

Сварка «лежачим» электродом

Процесс протекает автоматически, обеспечивая постоянство режима. Один оператор может наблюдать одновременно за сваркой четырех-пяти сварных соединений любой длины. Благодаря этому производительность повышается. Возможна сварка в труднодоступных местах. При сварке швов большой протяженности деформации от сварки повышаются. В судостроении может оказаться рациональным для приварки продольного набора или ребер жесткости.

Сварка наклонным электродом

Аналогично способу сварки «лежачим» электродом одновременно может гореть несколько дуг. При этом способе сварки деформации значительно меньше, чем при сварке «лежачим» электродом.

Электрошлаковая сварка

Благодаря равномерному нагреву местных деформаций нет. В околошовной зоне появляется перегретый участок. Для ряда марок сталей требуется последующая термическая обработка с целью измельчения зерна. Успешно применяется при изготовлении штевней, рулей, винтов и других толстостенных конструкций.

Электронно-лучевая сварка

Способ позволяет успешно сваривать высокоактивные металлы большой толщины. Обеспечивается высокое качество сварного соединения. Требуется относительно сложное оборудование. Может успешно применяться при изготовлении судовых машиностроительных конструкций.

Плазменная сварка

Высокая температура плазмы обеспечивает производительность, а газовая защита высокое качество. В судостроении плазменная сварка применяется главным образом в судовом приборостроении (микроплазменная сварка).

Сварка световым лучом (лазерная сварка)

Главное преимущество в том, что этот метод может применяться в условиях, когда другие методы не применимы. Высокая концентрация энергии обеспечивает минимальную деформацию при сварке. Этот вид сварки применяется в судовом приборостроении.

Способы сварки давлением

Электрическая контактная сварка

Контактная сварка среди механизированных методов сварки стоит на первом месте. Отличается высокой производительностью, высоким качеством сварных соединений.

Разновидности способов контактной сварки:

- точечная сварка;

- рельефная сварка;

- роликовая сварка- обеспечивает непроницаемость. Высокомеханизирована. По сравнению с точечной сваркой наблюдается повышенная деформация. В судостроении используется при изготовлении вентиляционных трубопроводов и шахт;

- стыковая сварка- Весьма высокопроизводительный процесс при сварке труб между собой и приварке фланцев к трубам. Применяется для изготовления сварного инструмента(сверла, фрезы);

Сварка трением

Высокая производительность, малый расход электроэнергии, несложное оборудование, возможность сваривать разнородные материалы. В судостроении можно использовать при приварке фланцев к трубам.

«Холодная» сварка

Высокая производительность, простота оборудования, весьма малый расход электроэнергии. Может быть использована при изготовлении судовых конструкций из алюминиевых сплавов и меди.

Ультразвуковая сварка

Высокая производительность процесса, возможность сваривать изделия малой толщины из металлов и пластмасс. Эффективно может быть использована в судовом приборостроении.

Диффузионная сварка в вакууме

Возможность сваривать высокоактивных металлы и сплавы; обеспечивается высокое качество сварного соединения. Используется в судовом приборостроении.

Сварка взрывом

Способ дает возможность эффективного получения двух- и трехслойных заготовок под прокат листов, труб, а также заготовок для биметаллических деталей в машиностроении. В судостроении может применяться при изготовлении судовых энергетических конструкций.

В настоящее время на заводе «Красное Сормово» наиболее применяемые следующие методы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом, автоматическая и полуавтоматическая сварка в СО2 , автоматическая и полуавтоматическая сварка в защитных газах.