Сварка плавлением: сущность процесса, классификация, источники нагрева

Особенности

Сварка плавлением представляет собой скрепление пары заготовок, которое происходит вследствие кристаллизации единой сварочной ванны, сформированной в ходе расплавления соединяемых друг с другом кромок. Данный процесс широко распространён в сварочных работах. Важно понимать, что нагреть любой металл или его сплав выше уровня плавления, чтобы получить сварочную ванну, можно исключительно тогда, когда основной источник энергии дает в участок сварки чуть больше тепла, чем отводится за такое же время в ходе охлаждения.

Основная часть тепла в данном случае уходит на прогревание холодного изделия, поскольку у металлов довольно высокая теплопроводность. Помимо этого, значительный объем тепла утрачивается вследствие излучения во внешнюю среду. Именно поэтому отличительной особенностью этого способа сварки является наличие источника энергии большой мощности и повышенной сосредоточенности. Очень важно, чтобы он мог сконцентрировать на небольшой площади сварочной ванны всю массу выделяющейся тепловой энергии и успеть за небольшое время расплавить дополнительные порции металла, сохраняя заданную скорость сварки.


Разновидности и методы сварки металлов плавлением

Виды и способы сварки плавлением настолько разнообразны, что ученые научились подчинять плазму для сплавления и резки металлов. Предложенный способ основан на вдувании струи инертного газа через два электрода, создающие большой дуговой разряд. Газ из нейтрального канала попадает на дугу, в результате чего молекулы газа ионизируются, создавая плазменную струю высокой температуры. Мощность струи регулируются при помощи вариаций с составом газа или изменением давления.

Достоинство плазмы в том, что ей можно резать нержавеющие и алюминиевые сплавы, что невозможно обычным газокислородным способом.

Появлялись не только новые способы сварки, но и развивалась техника. Промышленность требовала быстрого изготовления сотен шаблонных деталей, и поэтому появилась автоматическая дуговая сварка.

Чтобы решить технологическую задачу и повысить производительность, была придумана автоматическая сварка под флюсом. Принцип был в том, что сварочная проволока находилась закрытой под специальным веществом – флюсом – который защищал место сварки от воздействия атмосферы и формировал сварочный шов. Сварка плавлением и сварка давлением имеют свои особенности.

А автоматическая сварка позволяет:

  • Увеличить производительность работы, благодаря применению большой силы тока и больших по диаметру электродов. Флюс защищает сварочную зону, а также не позволяет металлу разбрызгиваться. Это позволяет сэкономить на материале и сформировать ровный шов.
  • Благодаря тому, что отсутствуют потери от огарков и разбрызгивания, то экономится не только металл, но и электропроводная проволока.
  • Тепло дуги используется более эффективно, поэтому происходит экономия электроэнергии.

Полуавтоматическая сварка

В качестве дальнейшего развития автоматического способа была разработана полуавтоматическая сварка. В ней дугу перемещают вдоль шва ручным способом, а автоматическим способом подается проволока. Оборудование для электрической сварки плавлением стало популярно на каждом предприятий. Особенно, где требуется сварка корпусных конструкций, содержащих большое количество угловых соединений.

Появились разработки, позволяющие сваривать даже в верхнем положении. Чтобы сварочная ванна оставалась на своем месте, ее придерживает медный диск.

Электрошлаковая сварка

Постепенно автоматическая дуговая сварка преобразовалась в электрошлаковую. При таком способе получается низкий расход электроэнергии, а благодаря большой силе тока можно сваривать металлы большой толщины.

Главным преимуществом при электрошлаковой сварке является то, что не нужно подготавливать кромки деталей.

Эта сварка также подразделяется на несколько типов, зону сварного шва защищают флюсом или газовой средой. Самая популярная защита из аргона, который не позволяет окисляться металлу в месте сварного шва. Позже появились и более современные виды сварки, например, вибродуговая наплавка. Она позволяет наносить на деталь тонкий слой металла.

Классификация основных видов сварки плавлением

В зависимости от способа передачи тепла методы делятся на газовые и электрические. Последняя технология, в свою очередь, имеет несколько разновидностей.

Плазменная

Для нагрева используется укороченная дуга. Носителем энергии является электрический разряд. Металл разогревается благодаря воздействию ионизирующего газа. Для запуска процесса требуется повышение температуры до +5500 °С. Принцип действия метода основан на расплавлении материала потоком плазмы, вырабатываемой плазмотроном. Дуга окружена газом, который быстро ионизируется. Заряженные частицы формируют направленный поток. Метод применяют для сварки заготовок из:

  • вольфрама;
  • молибдена;
  • никелевых сплавов;
  • нержавеющих сталей.

Плазменная сварка может использоваться для соединения и резки металлических листов толщиной до 1 см.

Плазменная
Плазменная сварка.

Газовая

Сварка с плавным нагревом используется для скрепления медных, алюминиевых, чугунных, стальных заготовок. Расстояние между соединяемыми деталями заполняют присадочным материалом, который плавится вместе с краями элементов конструкции. Стык прогревают горелкой, пламя в которой образуется при поджигании смеси кислорода и другого газа:

  • водорода;
  • пропана;
  • бутана;
  • ацетилена;
  • бензиновых или керосиновых паров.

Газовая
Газовая сварка.

При газовой сварке не используется электрическая энергия, поэтому работы можно выполнять в любых условиях. Недостатком считается невозможность скрепления толстых деталей.

Дуговая

Нагрев металла осуществляется за счет дуги, возникающей при прохождении тока через детали и электрод. Из расплавленных краев заготовок и присадочного материала формируется сварочная ванна. После остывания жидкого металла образуется сварной шов. Способы дуговой сварки классифицируют по таким характеристикам:

  • вид электрода (неплавящийся, плавящийся);
  • тип тока (постоянный, переменный, с прямой или обратной полярностью);
  • уровень механизации (автоматическая, ручная, полуавтоматическая);
  • вид дуги (прямая или косвенная);
  • способ защиты рабочей зоны (флюсы, использование покрытых электродов или инертного газа).

Присадочный материал должен быть выполнен из того же металла, что и заготовка. При невозможности определения марки стали приобретают переходные электроды. Их же используют для сварки деталей из разнородных сталей. В качестве неплавящихся электродов применяют угольные, вольфрамовые или графитовые стержни.
Дуговая
Дуговая сварка.

Лазерная

Разогрев кромок происходит под воздействием луча. Лазерная сварка считается самым точным методом формирования сложных конструкций.

Для снижения стоимости работ в промышленных условиях лазерный поток делят на несколько частей, нагревающих множество стыков. В домашних мастерских используют компактные установки, формирующие швы с поверхностным или глубоким плавлением.

Лазерная сварка подходит для работы с драгоценными и цветными металлами, нержавеющей сталью, титаном. К преимуществам метода относятся:

  • отсутствие нагрева прилежащих к шву областей, минимизирующее вероятность деформации;
  • возможность работы в труднодоступных местах;
  • перевод аппарата в режим резки без использования дополнительных модулей;
  • возможность работы без газовой среды и флюса.

Лазерная
Лазерная сварка.

Недостатками считают низкий КПД, высокую стоимость оборудования.

Электрошлаковая

Для плавления металла используется энергия, выделяемая при прохождении тока через слой жидкого шлака. Заготовки устанавливают вертикально, с небольшим расстоянием.

Проволока подается в зазор через мундштуки, подключенные к источнику питания.

Сварочная ванна поддерживается ползунами. Они перемещаются по мере формирования шва. Электрошлаковая сварка применяется для соединения габаритных элементов из никелевых, медных и титановых сплавов. Преимуществом считается формирование шва любой толщины за 1 проход.

Электрошлаковая
Электрошлаковая сварка.

Индукционная

Заготовка нагревается под воздействием электромагнитной индукции. Для этого применяют высокочастотные токи, проникающие в металл. Шов формируется за несколько секунд. Длительность нагрева не зависит от толщины заготовок или теплопроводности материала. Такая сварка чаще всего применяется для соединения элементов стальных трубопроводов.

Индукционная
Индукционная сварка.

Электронно-лучевая сварка

Источником высокой температуры становится сфокусированный луч, вырабатываемый специальной пушкой. Процесс ведется в вакуумной камере. Плавлению способствует интенсивная бомбардировка металла движущимися с высокой скоростью электронами. Кинетическая энергия частиц при ударах преобразуется в тепловую. Металл расплавляется, образуется шов. Метод распространен в приборостроении, авиации, космической отрасли.

Читайте также:  Прямая и обратная полярность при сварке инвертором

Электронно-лучевая
Электронно-лучевая сварка.

Виды

Существует классификация сварки плавлением.

  • Ручная. В данном случае тепло необходимо для расплавления металлических кромок. Температура сварочной дуги доходит до 4000–6000°, при этом металлы перемешиваются и по мере перемещения дуги довольно быстро затвердевают — так формируется сварной шов. Нанесённое на металлический стержень электрода покрытие включает в себя несколько компонентов, при расплавлении они создают газовую и шлаковую защиту сварочной ванны от негативного воздействия азота и кислорода из воздушной массы.

  • Дуговая сварка под флюсом. При таком типе работ электрическая дуга загорается, находясь под слоем зернистого флюса. Он защищает расплавленный металл от контакта с воздухом и в случае необходимости легирует его. Электродная проволока перемещается в дугу автоматически при помощи сварочной головки электродвигателя. Флюс перемещается в участок сварки под действием собственной тяжести, одновременно вся конструкция перемещается по линии свариваемого шва. Такой тип сварки характеризуется повышенной производительностью.


  • Газовая. Этот вид сварки основывается на том, что электрическая дуга возгорается, находясь между основным металлом и вольфрамовым электродом. Сварочную ванну от окисления защищает среда инертного газа, как правило, это гелий либо аргон. Газ вытесняет атмосферный воздух от участка сварки. Для заполнения шва в сварочную ванну вводят присадку. Способ востребован при заваривании высоколегированных сталей, активных и редких, а также цветных металлов и их сплавов.

  • Дуговая сварка в защитном газе. Данная технология предполагает, что специальные ролики подают электродную проволоку в беспрерывном режиме в зону сварки, причём скорость подачи соответствует скорости плавления. Сварочная ванна защищена от неблагоприятного воздействия воздуха активным газом, например, углекислотой или инертным. Углекислоту обычно используют при сварке легированных и углеродистых сталей, а инертные газы — при сваривании цветных металлов, а также сплавов высоколегированных сталей.

  • Сварка трехфазной дугой. В этом случае к паре электродов и основному изделию подводят переменный ток. В этот момент возникает 3 дуги, горящие в едином сварочном фокусе: одна между самими электродами и по одной между изделием и каждым электродом. Горение сопровождается выделением большого количества тепловой энергии, и это многократно повышает производительность всего сварочного процесса.

  • Электрошлаковая сварка. Выделение энергии основано на прохождении тока через электропроводный расплавленный шлак. По окончании затвердевания электродного и основного материала формируется сварной шов, при этом сварку обычно выполняют при вертикальном размещении свариваемых деталей с большим зазором между заготовками. Чтобы сформировать шов, с обеих сторон от зазора помещают медные ползуны, охлаждаемые водой — такой метод оптимален для соединения деталей большой толщины: от 30 до 1000 мм.

Требования к качеству сварочных швов

Перечень требований, предъявляемых к сварным соединениям, определяется назначением готового изделия. Однако есть обязательные требования, в соответствии с которыми должен выполняться сварной шов. По твердости и прочности он не должен уступать металлу заготовок.

Для визуального контроля шов очищают от шлака и окалины, которые образуются при сварке плавлением. Ширина шва должна быть одинаковой по всей длине, поверхность мелкочешуйчатой. Не допускается наличие наплывов, пропусков, сужений. Если на металле есть поры или трещины шов бракуется.

Вид сварки плавлением выбирают в зависимости от решаемых задач. Когда приходится часто работать вне помещения удобней будут переносные дуговые аппараты или газовая горелка с баллонами. При работе на одном месте лучше выбрать полуавтоматический вариант, а для массового производства автоматический.

Электроды и защитные газы


Видов электродуговой сварки, различающихся по применяемым материалам, довольно много, но базовое различие одно: по типу электрода. Классификация здесь следующая. Сварка может быть плавящимся электродом и электродом, не расплавляющимся при работе (неплавящимся). Что это значит?

Электрод — металлический контакт, стержень, имеющий оболочку из специального состава. Прогорая, эта оболочка образует защитную газовую среду, предохраняя расплав от окисления.

Но при этом плавящийся электрод является еще и присадкой, его основной металл входит в состав сварного соединения. Электродуговая сварка неплавящимся электродом требует ввода в сварочную ванну (непосредственно в точку, где происходит реакция) дополнительной присадочной проволоки.

Существует много разновидностей металлических и неметаллических электродов для электродуговой сварки, в том числе угольных и графитовых.

Каждый из них подбирается под конкретный металл и способ сварки. Кроме того, в определенных случаях применяется сварка в защитном газе (в основном для химически активных металлов). В качестве газов могут применять гелий, аргон и углекислоту.

Все эти способы диктуют свои подходы к собственно методике работы. Могут различаться виды сварочных аппаратов, виды горелок. Например, в полуавтомате для электродуговой сварки в защитной среде через сопло горелки подается одновременно и защитный газ, и присадка.

Могут использоваться различные вспомогательные материалы, такие, как флюсы, поэтому описать универсальный способ создания шва достаточно сложно. Но, тем не менее, некоторые базовые принципы присутствуют.

Применение

Сварка плавлением широко востребована в строительстве. Она позволяет надежно скрепить между собой металлические детали и элементы металлоконструкций. Этим сфера ее применения не ограничивается, ее используют в самолето- и автомобилестроении, а также во многих других областях техники и науки.

Особняком стоит плавление при помощи электрических дуг. Дело в том, что использование электронных лучей сопряжено с применением специальной аппаратуры и потребностью в защите работников от рентгеновских лучей. Поэтому к такому типу сварки обычно прибегают в тех случаях, когда речь идет о тугоплавких, а также химически активных металлах, сплавах и полимерах. Самый простой вариант – газовая сварка – востребован в быту, в основном при проведении ремонтно-отделочных работ.



Пайка металлов

 

Пайкой называется процесс соединения металлов в твердом состоянии   припоями,   которые  при расплавлении смачивают паяемые поверхности,  заполняют  капиллярный зазор между ними и образуют паяный шов при кристаллизации.

Из определения следует, что процесс образования паяного соединения связан с нагревом.  Для получения спая наряду с нагревом необходимо обеспечить еще два основных условия:

1) удалить  с  поверхности  металла в процессе пайки окисную пленку.

2) ввести в соединительный зазор  между  ними  расплавленный связующий металл.

При кристаллизации  вступившего во взаимодействие с паяемыми металлами более легкоплавкого связующего металла,  образуется паяное соединение.

Процесс пайки имеет много общего со сваркой, и, прежде всего со сваркой  плавлением,  но,  несмотря на внешнее сходство между ними имеются принципиальные различия:

1) Если  при сварке плавлением свариваемый и присадочный металл в сварочной ванне находится в расплавленном состоянии, то при пайке паяемый металл не плавится. Образование соединения без кромок паяемых деталей является основной особенностью процесса  пайки.

2) При пайке формирование шва  происходит  путем  заполнения припоем  капиллярного  зазора  между соединяемыми деталями,  т.е. процесс пайки связан с капиллярным течением присадочного материала, что не имеет места при сварке плавлением.

3) Пайка в отличие от сварки плавлением может быть осуществлена  при  любых температурах, лежащих ниже температуры плавления основного металла.

Эти различия  имеют  своим  следствием иную,  чем при сварке плавлением, природу процессов, протекающих при образовании паяного шва.

18.2. Классификация процессов пайки.

Пайку можно классифицировать: во-первых, по сущности  физико-химических процессов,  протекающих при формировании паяных швов,  и, во-вторых, по разновидностям технологии пайки, связанным с применяемыми для нагрева источниками тепла или оборудованием.

По сущности физико-химических процессов к основным разновидностям или методам пайки относятся:

1) капиллярная пайка;

2) диффузионная пайка;

3) контактно-реакционная;

4) реакционно-флюсовая;

5) пайка-сварка.

1) Капиллярной пайкой  называется  метод пайки, при котором припой заполняет зазор между  соединяемыми  поверхностями  деталей  и удерживается в нем за счет капиллярных сил.

Во всех случаях, когда в паяном соединении имеется перекрытие элементов детали (нахлестка) возможна капиллярная  пайка.

  Однако  капиллярные  явления присущи всем методам пайки, поэтому данный термин является условным, обозначающим процессы пайки, связанные с течением припоев под действием капиллярных сил.

2) Диффузионной пайкой называется метод  пайки  при  высоких температурах, отличающийся  длительной  выдержкой,  проводимой  с целью упрочнения соединения за счет взаимной диффузии компонентов припоя и паяемых материалов.

При диффузионной пайке в зависимости  от  сечения  основного металла и припоя, во-первых, возможно взаимное растворение припоя и основного металла с образованием в шве твердого раствора,  благодаря чему существенно повышается пластичность и прочность паяного соединения – атомно-диффузионная пайка;  во-вторых, в процессе диффузионной пайки возможно образование в шве весьма тугоплавких, но как правило хрупких интерметаллидов, возникающих при протекании реакционной диффузии, которые приводят к повышению температуры плавления металла шва и,  следовательно, к повышению жаропрочности паяемых соединений – реакционно-диффузионная пайка..

Читайте также:  Вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Так, например,  при пайке W припоем системы Pt-B с температурой плавления 8550С, протекает реакция:

3W   +  Pt B   ®    PtW  + W2B

с образованием в шве сплава с температурой плавления выше 20000С.

3) Контактно-реакционной пайкой называется  метод  пайки,  при котором между соединяемыми металлами и припоем протекает активная реакция с образованием в контакте между ними нового более легкоплавкого сплава эфтектического состава или твердого раствора с минимумом на кривой Ликвидуса.  Образовавшийся  легкоплавкий  сплав заполняет зазор и при кристаллизации образует паяное соединение. Случай взаимодействия между соединяемыми металлами  имеет  место, например, при пайке меди с серебром без нанесения припоя.

4) Реакционно-флюсовой пайкой называется метод пайки, при котором припой образуется за счет реакции вытеснения между основным металлом и флюсом.  Реакционно-флюсовая пайка может осуществляться в двух вариантах:  без внедрения припоя и с дополнительным введением припоя.

Реакционно-флюсовую пайку без введения  припоя  можно  продемонстрировать на примере пайки алюминия с флюсом, содержащим большое количество хлористого цинка. При пайке на соединяемые поверхности алюминиевых деталей наносится избыточное количество флюса. При нагреве между хлористым цинком и алюминием протекает реакция:

3Zn Cl2 + 2Al = 2Al Cl3 + 3Zn

Восстановленный из хлорида цинк  является  в  данном  случае припоем. Он осаждается на поверхности алюминия, затекает в зазор и соединяет паяемые детали.

5) Пайкой-сваркой называется метод пайки,  при котором паяные соединения  образуются  способами,  характерными  для  сварки плавлением, но с применением припоя в качестве присадочного материала. Пайка-сварка делится на пайку без оплавления кромок соединяемых деталей  и с оплавлением кромок одной из соединяемых деталей, изготавливаемой  из более легкоплавкого металла.

Классификация сварочного процесса

Сварочный процесс может реализовываться по нескольким классификациям способов сварки:

  1. Методом плавления — это определенное количество технологий сварочных работ, которые осуществляются способом плавления металлов, благодаря чему они плотно соединяются между собой.
  2. Способом давления реализуется за счет деформации металлических поверхностей и их атомному соединению. В результате качество зависит от многих аспектов: материал свариваемых деталей и качество их подготовки, уровень давления, способность металла к деформации.
  3. Пайка – это определенная технология для создания неразъемного соединения между двумя деталями, методом вплавления между ними дополнительного материала (припоя), который имеет гораздо меньшую температуру плавления, чем детали, требуемые спайки.

классификация

Сварка плавлением

Основная особенность сваривания плавлением заключается в образовании сварочной ванны, в которой формируется соединительный шов, когда металл кристаллизуется. В различных промышленностях этот способ считается самым востребованным, распространенным и популярным. Его технология заключается в нагревании краев соединительных деталей, которые при остывании становятся одним целым. Основное условие такой сварки – это высокая мощность аппарата, так как необходимо обеспечить высокий уровень нагревания. Все дело в том, что не вся энергия направляется на сплавление. Часть ее излучается в окружающую среду, а еще часть тратится на нагревание холодного изделия, прежде чем оно начнет плавиться.

Среди всех источников, которые могут использоваться для нагревания при термической обработке, самым надежным и качественным считается электронный луч. Но, несмотря на это, чаще всего используется метод электрической дуговой сварки с использованием электрода. Это связано с тем, что для использования луча нужно специальное оборудование, помещение и обученный персонал, а варить электродом может научиться каждый желающий.

В подведении итога можно сделать вывод, что сваривание плавлением реализуется через источник энергии. Для его осуществления необходимы определенные навыки, для образования качественного шва. Это самая распространенная классификация способов сварки.

Сварка плавлением делится на определенные виды сварки металла:

сварка плавлением

  • Электродуговой метод для реализации требует электрическую дугу, которая образуется между рабочим материалом и электродом, применяемый для данного типа металлообработки. Она может быть выполнена в трех разных способах:
  • ручная, где электрод держит мастер и полностью контролирует процесс сваривания изделий;
  • полуавтоматическая, при которой проволока подается с помощью специального механизма, встроенного в аппарат;
  • механическая сварка или автоматическая, которая выполняется полноценно сварочной машиной.

При таком виде термообработки материалов самая главная задача мастера удержать дугу, иначе придется заново совершать поджог и устанавливать электросоединение, которое расплавляет железо.

  • Электрошлаковая обработка происходит за счет тепловой энергии, выделяемой агрегатом. При этом образуется ванна плавления, в которой металл защищается от окисления из внешней среды газами. Такая методика не требует дуги, так как тепло исходит от сварочного тока, проходящего через проводной шлак;
  • Электроннолучевой тип выполняется в специальных камерах, где тепло выделяется за счет бомбардировки зоны сварки электронным потоком, приобретающим высокие скорости в высоковольтной установке, имеющей мощность до 50 кВт. Анодом является изделие, подлежащее свариванию, а катодом — спираль или вольфрамовая нить, нагретая до температуры 2300° С.
  • Газовое сплавление происходит посредством высокой температуры, которая образуется за счет горения газовой среды в аппарате;
  • Импульсно-дуговой метод заключается в том, что сварочный ток не сохраняет постоянную величину, а поступает в дежурную сварочную дугу определенными кратковременными импульсами.
  • Лазерная методика основана на использовании фотоэлектронной энергии. При большом усилении световой луч способен плавить железо. Для его образования используют специальные устройства — лазеры.
  • Плазменный способ термосваривания материалов. Плавление металлов осуществляется плазменно-дуговой струей, имеющей температуру выше десяти тысяч градусов.

Основные виды сварки способом плавления часто применяются в промышленных и домашних условиях.

Сварка давлением

Сваривание давлением знакома издавна. Еще кузнецы использовали такой метод, когда нагревали на костре две части детали до белого каления и с помощью сильного удара соединяли их в одно целое. Такой метод используется и в современном мире, например в радиоэлектронике, потому что сваренные детали не имеют остаточного заряда, который может помешать при работе техники.

Все виды сварки давлением рассмотрим далее:

  • ультразвуковой способ осуществляется за счет превращения при помощи специального преобразователя ультразвуковых колебаний в механические частоты и применения небольшого сдавливающего усилия;
  • термитный процесс сварки заключается в том, что рабочие изделия закладываются в огнеупорную форму, а в установленный сверху тигель засыпается специальный термит — порошок из алюминия и окиси железа. При его горении окись железа восстанавливается, а образующийся при этом жидкий металл при заполнении формы оплавляет и соединяет кромки свариваемых изделий.
  • сваривание трением осуществляется за счет силы трения. Она появляется в результате вращения одной из частей изделия, которое поддается сцеплению;
  • контактный способ происходит следующим образом: место сварки разогревается или расплавляется теплом, образованным при прохождении электрического тока через контактируемые места изделий.
  • холодная сварка основана на способности металла образовывать общие кристаллы при значительном давлении;
  • газопрессовой метод осуществляется нагреванием концов стержней или труб по всему периметру окружности многопламенными горелками до пластического состояния или плавления с их последующим сжатием;
  • сваривание токами высокой частоты. Данный способ сцепления железных элементов основан на разогреве токами высокой частоты концов стыкуемых стержней или труб до пластического состояния с последующим приложением осевых усилий для получения неразъемного соединения.

Пайка

Пайка — это способ соединения железных поверхностей, находящихся в твердом состоянии, с использованием дополнительно введенного металла или сплава припоя, имеющего меньшую, чем соединяемые металлы, температуру плавления.

Читайте также:  Орбитальная сварка труб малого диаметра: оборудование, преимущества

Пайка

Процесс производится специальным аппаратом – паяльником. Он при соприкосновении создает температурный режим, который выше t плавления припоя, но ниже t плавления изделия. При этом припой расплавляется и создает жидкую каплю, которой соединяются детали. Когда материал остывает в результате остается прочное скрепление. Его качество напрямую зависит от подготовки рабочего изделия и площади расплавления припоя. Чем лучше произведена предварительная очистка, тем крепче получится спайка.

Пайка бывает нескольких типов, первая из которых производится под воздействием температуры до 450 градусов, а вторая – выше 450 градусов. Это зависит от типа припоя:

  • галлиевый сплав (50°С);
  • сплав Розе (96 °C);
  • оловянно-свинцовый (220 °C);
  • медно-цинковые (865 °C);
  • медно-серебряные (779 °C).

Такой способ позволяет скреплять металлы и неметаллы между собой. В сравнении со сваркой этот способ осуществляется под действием меньших температур. Но при этом прочность буден гораздо ниже.



Как сваривают сосуды

При изготовлении специальных сосудов и емкостей очень часто возникает необходимость в образовании не только прямолинейных, но и кольцевых или круговых стыковочных соединений.

Сварка сосудов организуется в связи с этим по особым методикам, учитывающим толщину стенок изделия и предусматривающим тщательное исполнение каждого рабочего шва.

Выполнить все условия, предъявляемые к соединению частей тонкостенных сосудов, удается лишь путём применения рассматриваемого метода, а именно – сварки под давлением. Для получения результата используются несложные приспособления и специальный инструмент, обеспечивающие равномерное прижатие кромок свариваемых тонкостенных изделий.

Сварочные операции под давлением обеспечивают достаточно эффективное неразъемное сочленение самых различных типов металлов (в том числе – и разнородных по своему составу). При этом качество получившегося сварного контакта, образуемого без применения классических сплавных технологий, во многом определяется тщательностью подготовки свариваемых плоскостей и поверхностей.

Помимо этого, оно в значительной мере зависит и от свойств используемых материалов, то есть от их способности подвергаться пластической деформации при воздействии предельных механических нагрузок.

Электронно-лучевая сварка

Этот вид сварки представляет собой резуль­тат взаимодействия пучка электронов, ускоренных электрическим полем, с по­верхностью металла которой эти элек­троны отдают накопленную в электриче­ском поле энергию (энергия торможе­ния), расплавляя и даже частично испа­ряя ее.

Прототипом оборудования для полу­чения пучка электронов служит рентге­новский аппарат для просвечивания би­ологических объектов в медицинских целях или исследований. Схема установ­ки для сварки электронным лучом пока­зана на рис. 109. В камере 2 с глубоким вакуумом (давление 1 • 10-4 Па и менее) между катодом 3, эмитирующим (обес­печивающим электрическую связь) эле­ктроны, и анодом 4, имеющим в середи­не отверстие, создается поток электро­нов, или электронный луч 1. Для увели­чения плотности энергии электронный луч фокусируют магнитными линзами и направляют на изделие 7, соединенное с землей. Управление 8 электронным лу­чом осуществляется магнитным устрой­ством, отклоняющим луч в нуж­ном направлении.

Физическая сущность этого процесса сварки заключается в том, что электроны при прохожде­нии электрического поля большой напряженности ускоряются и при­обретают большой запас энергии, которую они и передают в виде теплоты свариваемым изделиям.

Недостаток этого метода — не­обходимость надежной защиты об­служивающего персонала от рент­геновского излучения, вредно вли­яющего на живые организмы.

Лазерная сварка

Лазер, или оптический квантовый гене­ратор (ОКГ), создает мощный им­пульс монохроматического излу­чения за счет оптического воз­буждения атомов примеси в кри­сталле рубина или в газах.

Этот совершенно новый источник энергии высокой концентрации сразу нашел применение в технике связи в промышленности для обработки ме­таллов.

Сущность процесса получения мощного потока световых квантов заклю­чается в том, что атомы любого вещества могут находиться в стабильных и возбужденных состояниях и при переходе из возбужденного состояния в стабильное они выделяют энергию возбуждения в виде квантов лучистой энергии.

Возбуждение атомов может происходить различными путями, но наибо­лее часто это осуществляется в результате поглощения лучистой энергии.

Схема оптического квантового генератора, или лазера, представлена на рис. 110, где 1 — манипулятор для настройки расположения детали относи­тельно луча; 2 — газоразрядная импульсная лампа; 3 — оптический кван­товый генератор; 4 — осветитель места сварки; 5 — рубин (источник, испу­скающий фотоны); 6 — пульт управления; 7 — бинокулярный микроскоп; 8,10 — свариваемые детали; 9 — световой луч. Атомы какого-либо элемен­та возбуждаются непрерывным источником энергии (лампы накачки) и электроны этих атомов переходят в новое качество — энергию. Поток кван­тов энергии (фотонов), направленный на поверхность твердого тела, транс­формирует свою энергию в тепловую, и температура твердого тела резко возрастает, так как поток фотонов обладает очень высокой концентрацией энергии.

Сварка лазером не требует вакуума и идет всегда в импульсном режиме. Режим сварки регулируется частотой импульсов и некоторым расфокуси­рованием луча до уровня плотности энергии, необходимой для сварки изде­лия.

Примечание. В промышленности используются и другие виды сварки, как, напри­мер, сварка металлов взрывом, химическо-термическая сварка, при которой использу­ется энергия химической реакции и другие.

ТИГ сварка

Является одним из современных методов сварки различных изделий. Сутью этого способа является горение электрической дуги в аргоне — газе, обладающем рядом замечательных качеств. Поскольку он тяжелее воздуха, то после проникновения в сварочную ванну аргон приступает к ее защите от других газов, обитающих в атмосфере. Шов в результате получается без оксидной пленки.

Фото: ТИГ сварка

При этом способе применяется вольфрамовый электрод, что дает возможность сваривать различные виды стали. За ним необходим постоянный уход, заключающийся в регулярной заточке его кончика. Для розжига необходим осциллятор, вырабатывающий ток высокой частоты, который подсоединяют к инвертору.

Фото: режимы сварки вольфрамовым электродом

Принцип работы автоматической аргонодуговой сварки похож на ручной вариант с тем отличием, что управление происходит автоматически согласно установленной оператором программе. В этом виде сварки используется инвертор. При осуществлении сварки инвертором теория происходящего процесса состоит в том, что такое устройство позволяет преобразовывать постоянный ток в переменный. В дальнейшем инвертор может изменять частоту полученного переменного тока.

Дуговая

Электродуговая сварка – распространенный вид. Применяется в быту, мелкомасштабном производстве, промышленности. Ее действие основано на получении тепла с помощью дугового разряда, который возникает между электродом и свариваемым металлом. Источник энергии – постоянный или переменный ток.

Под воздействием тепла торец электрода и кромки соединяемых деталей расплавляются, образуется сварочная ванна, некоторое время находящаяся в расплавленном состоянии. Сварное соединение образуется после затвердевания металла.

Виды дуговой сварки зависят от факторов:

  • типа дуги – прямого действия (зависимая) или косвенного действия (независимая);
  • степени механизации процесса – ручная, полуавтоматическая, автоматическая;
  • вида тока и полярности – постоянный ток прямой (на электроде – минус) или обратной (на электроде – плюс) полярности или переменный ток;
  • степени защиты участка проводимых работ от атмосферного воздействия – без защиты (голый или со стабилизирующим покрытием электрод), с защитой (шлаковой, шлакогазовой, газовой, комбинированной);
  • свойств электрода – сварка плавящимся или неплавящимся электродом.

Плавящимся электродом

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

Плавящиеся электроды бывают медными, стальными, алюминиевыми.

Неплавящимся электродом

Это процесс, выполняемый с использованием не расплавляющегося во время сварки электрода. Заполнение шва происходит металлом свариваемых деталей. Неплавящиеся электроды представляют собой стержни из электропроводящего материала (угольный, вольфрамовый или графитовый).

сварка в среде защитных газов
Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Действие требует введения в сварочную ванну присадочной проволоки. При работе с химически активными металлами используют сварку в защитных газах (аргон, гелий, их смесь). Способ находит применение в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой, теплоэнергетической, автомобилестроительной сферах. Подходит для соединения цветных металлов и наплавки твердых сплавов.

Источники

  • https://stroy-podskazka.ru/svarka/plavleniem/
  • https://TechnoRama.ru/raboty/sposoby-svarki-plavleniem.html
  • https://svarkaved.ru/tekhnologii/vidy-i-sposoby-svarki/klassifikatsiya-osnovnyh-vidov-svarki-plavleniem
  • https://master-pmg.ru/raboty-po-metallu/chto-takoe-svarka-plavyashchimsya-elektrodom.html
  • https://paes250.ru/svarka/klassifikaciya-sposobov-svarki-plavleniem.html
  • https://svarkaman.ru/oborudovanie/osnovy-pajki-i-svarki-kakoj-sposob-vybrat-dlya-soedineniya-metallov.html
  • https://SumkiVTrende.ru/drugoe/vidy-svarki-plavleniem.html
  • https://electrod-svel.ru/tehnika-svarki/svarka-plavleniem.html
  • https://osvarka.com/poleznaya-informaciya/svarochnye-tekhnologii
  • https://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/svarka-plavleniem/

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию