2 Классификация основных способов сварки

Огромное количество существующих способов сварки можно упрощенно классифицировать следующим образом:

СВАРКА

ПЛАВЛЕНИЕМ ДАВЛЕНИЕМ

Сварка плавлением

ЛАЗЕРНАЯ ЭЛУ ГАЗОВАЯ ЭЛЕКТРО- ИМПУЛЬСНО-

ШЛАКОВАЯ ДУГОВАЯ

ПЛАЗМЕННАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ

ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

РУЧНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ МЕХАНИЗИРОВАННАЯ

РУЧНАЯ МЕХАНИЗИРОВАННАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ

ЭЛЕКТРОДОМ

.

ПОД ФЛЮСОМ ОТКРЫТОЙ В ЗАЩИТНЫХ ПОД ФЛЮСОМ В ЗАЩИТНЫХ

ДУГОЙ ГАЗАХ ГАЗАХ

ПЛАВЛЕННЫМ В АРГОНЕ, В АЗОТЕ В УГЛЕКИСЛОМ

ГЕЛИИИ ГАЗЕ

КЕРАМИЧЕСКИМ

ПОРОШКОВОЙ ГОЛОЙ ЛЕГИРОВАН- ПЛАВЛЕННЫМ

ПРОВОЛОКОЙ НОЙ ПРОВОЛОКОЙ

КЕРАМИЧЕСКИМ

В АРГОНЕ, В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ

ГЕЛИИ

СВАРКА ДАВЛЕНИЕМ

КОНТАКТНАЯ УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТРЕНИЕМ ХОЛОДНАЯ

ДИФФУЗИОННАЯ ВЗРЫВОМ

ТОЧЕЧНАЯ ШОВНАЯ СТЫКОВАЯ РЕЛЬЕФНАЯ КОНДЕНСАТОРНАЯ

ОДНОТОЧЕЧНАЯ МНОГОТОЧЕЧНАЯ ОПЛАВЛЕНИЕМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Определение метода сварки по ГОСТ 2601-84.

Сварка – процесс получения неразъемных соединений посредством установления меж

межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании.

При сварке плавлением расплавленный вследствие местного нагрева металл обеспечивает соприкосновение и прилипание (адгезию) его молекул и поверхностных слоев твердого тела. При затвердевании расплавленного металла слабые адгезионные связи заменяются прочными химическими. Вводимая при сварке плавлением тепловая энергия должна обеспечивать расплавление основного металла и присадочного материала, оплавление стыков, нагрев кромок. При этом происходит усиленная диффузия компанентов в жидком и твердом состоянии и их взаимное растворение. Сварка плавлением происходит без приложения давления путем спонтанного слияния объемов жидкого металла и достаточно быстро. Быстрота процесса в случае сварки однородных металлов не опасна, зато при сварке разнородных металлов с ограниченной взаимной растворимостью и разными объемными расширениями бывает трудно и даже невозможно получить качественное, надежное соединение.

По виду электрода сварка плавлением делится на сварку плавящимся электродом, который в жидком виде заполняет разделку, и сварку неплавящимся электродом, где разделку заполняет жидкая присадка (проволока, вводимая в сварочную ванну и электрически не связанная с дугой). В соединениях без присадки сварной шов получается за счет расплавления кромок основного металла.

Международные термины для обозначения основных методов сварки: TIG – неплавящимся электродом в инертных газах, MIG – плавящимся электродом в инертных газах, MAG – плавящимся электродом в активных газах, ММА. – ручная дуговая сварка.

По степени механизации - сварка может быть ручной, механизированной (в некоторых учебниках - полуавтоматической), автоматической. При автоматической – электрод (проволока) автоматически подается в зону сварки, а сварочная головка автоматически перемещается вдоль разделки (или при сварке кольцевых швов изделие вращается на манипуляторе).

При механизированной – горелку с автоматически подаваемой проволокой сварщик перемещает вручную.

При ручной – перемещения и проволоки, и горелки (электрододержателя) – ручное.

По способу защиты сварочной ванны от окисления сварка бывает ручным покрытым электродом, в среде защитных газов (в углекислом или аргоне), под слоем флюса (керамическим или плавленым), открытой дугой (например, порошковой проволокой, где флюс помещается внутри трубочки из присадочного материала, или голой легированной проволокой, где кремний и марганец из сварочной проволоки раскисляют окисленную сварочную ванну). Следует особо выделить сварку в вакууме, где окисление практически отсутствует, например, электронно-лучевая сварка (ЭЛС), в процессе которой тепло, выделяющееся при соударении ускоренных электронов со свариваемым металлом, используется для получения сварного соединения.

По времени горения дуги бывает сварка непрерывной дугой и импульсная сварка.

Импульсная сварка отличается тем, что сварочный ток протекает кратковременными импульсами. При этом между вольфрамовым электродом и изделием постоянно горит маломощная «дежурная дуга», ток которой не превышает 10…20% от тока импульса, он поддерживает дуговой промежуток в ионизированном состоянии, облегчая зажигание дуги. Импульсная сварка, кроме экономии электроэнергии, дает меньшую зону термического влияния и, соответственно, меньшее коробление изделия, поэтому рекомендуется для сварки тонкостенных конструкций.

При сварке давлением (в твердом состоянии) сближение атомов и очистка (активация) поверхностей достигается в результате совместной упругопластической деформации соединяемых материалов в контакте, часто с дополнительным нагревом. При сварке давлением происходит два процесса: схватывание – объединение кристаллических решеток (бездиффузионный процесс) и спекание – диффузия поверхностных слоев соединяемых элементов, причем, схватывание – первичный процесс, а диффузия и рекристаллизация (если они вообще происходят), вторичные. Исключение составляет диффузионная сварка, основанная на процессе спекания.

Следует отметить, что сложившийся с годами термин «сварка давлением» не совсем точен, так как давление в этом процессе – не единственное внешнее воздействие. Однако он общеупотребителен. Давление необходимо всегда, когда при сварке отсутствует ванна расплавленного металла, и сближение атомов достигается вследствие упругопластической деформации, а после нее в некоторых видах сварки дается импульс тока.

Контактная сварка – вид сварки давлением, при котором сварное соединение происходит в контакте между двумя деталями с приложением давления. Сварка в отдельных точках внахлестку – точечная.

Если точки перекрывают друг друга, образуя, сплошной шов, - шовная сварка.

Сварка в местах предварительно выполненных выступах (рельефах) – рельефная.

Сварка встык по торцам 2-х деталей (чаще всего прутков) – стыковая.

Если точечная сварка происходит одновременно в нескольких точках - сварка называется многоточечной.

Процесс контактной стыковой сварки сопротивлением происходит без расплавления кромок: точно обработанные кромки свариваются в размягченном состоянии под действием усилия и сварочного тока. Этот способ не получил большого распространения. При сварке оплавлением создается ряд коротких замыканий для разогрева кромок, затем происходит оплавление, сжатие и осадка, расплавленный металл выдавливается вместе со шлаком, образуется прочное соединение.

Ультразвуковая сварка применяется для сварки тонколистовых вязких металлов. Под действием ультразвуковых колебаний в стыке деталей возникают силы трения, повышающие температуру. Механическое усилие, прилагаемое к деталям, увеличивает силы сцепления, образуя сварное соединение, прочность которого выше, чем при контактной сварке.

При сварке трением два стержня в стыке нагреваются до сварочных температур в результате трения (один стержень устанавливается неподвижно, второй – вращается с заданной скоростью). Способ достаточно простой и не требует много энергии.

Холодной сваркой свариваются высокопластичные металлы, часто разнородные, которые не свариваются другими методами (например, медь + алюминий). Происходит без нагрева деталей, только за счет совместной пластической деформации, создаваемой гидравлическими или механическими прессами.

Диффузионная сварка происходит в твердом состоянии благодаря диффузии материалов в течение определенного времени под давлением и воздействием теплоты. Свариваются материалы с сильно отличающимися температурами плавления (например, медь + ковар, алюминий + медь).

Сварка взрывом происходит в твердом состоянии, энергия для получения сблихения тел и сварки в данном случае выделяется в результате взрыва.

Конденсаторная сварка (сварка аккумулированной энергией) - процесс, при котором неразъемное соединение осуществляется под давлением за счет тепла от прохождения сварочного тока, возникающего от заранее накопленной энергии в конденсаторе.