Сварка металла: ручная, дуговая, холодная, контактная, точечная

Сварка электротоком делится на 2 принципиальных класса: недуговая и дуговая.

Недуговую сварку чаще называют контактной. В контактной сварке электроды, подающие ток, прикладываются непосредственно к металлу, который сваривают.

Сквозь метал, расположенный между поднесенными электродами, подается короткий, но очень мощный разряд тока (тысячи ампер). Сплавление при этом получается только между приложенными электродами.

Если электроды расположены прямо друг против друга, то сварное соединение получается точечным. Хотя точечная сварка – не единственный вид контактной сварки, но зато самый распространенный.

Поэтому понятия «точечной сварки» и «контактной сварки» часто используют в виде синонимов. Напряжение точечной сварки составляет считанные вольты. Поэтому контактная сварка применяется преимущественно для скрепления тонколистового металла. Например, в автомобилестроении.

В строительстве гораздо большее распространение получила сварка электродуговая. При электродуговой сварке между источником тока (электродом) и свариваемым металлом находится небольшой промежуток, заполняемый электрической дугой.

Ошибочно предполагать, что это промежуток воздуха. Это промежуток ионизированного газа, проводящего ток. Дуговая сварка, как мы ее представляем сегодня, без газа невозможна.

Просто газ может подаваться из отдельного баллона, а может образовываться в результате горения обмазки электрода.

Самыми распространенными в строительстве являются следующие технологии:

• ММА (в отечественной классификации – ручная дуговая сварка, или РДС)
• TIG (аргоно-дуговая)
• MIG-MAG (полуавтоматическая, проволокой).

ММА

Популярность данного вида сварки предопределена как раз отсутствием необходимости таскать с собой баллон с газом. Обмазка электрода – и есть «застывшее» газовое облако.

Как только электрод коснется металла и полученный ток короткого замыкания расплавит металл электрода, расплавится и обмазка вокруг него.

Образовавшееся облако газа обеспечит проводящую ионизированную среду для дуги и защиту расплавляемого металла от доступа кислорода.

Электроды подбираются по типу металла и диаметру. Тип металла важен, так как в процессе работы метал стержня электрода капля по капле перетекает в свариваемый метал и сплавляется с ним. Для крепкого соединения металл стержня электрода и свариваемый метал должны быть идентичны. На упаковке электродов всегда указывается, для каких металлов подходят данные электроды.

После того, как определились с типом электрода, необходимо определиться с его толщиной. Вопрос новичка: зачем нужны электроды разных диаметров? Все просто. Чем толще электрод, тем больше сила тока, которая его может расплавить. То же и с кромками свариваемого металла. Поэтому толщина электрода подбирается под толщину свариваемого металла. Для черных металлов рекомендуется:

Технология ММА позволяет работать с большинством распространенных металлов, за исключением алюминия и сплавов на его основе. Хотя теоретически и это возможно при наличии помощника, если добиться, чтобы зачищенные алюминиевые поверхности не успевали покрыться пленкой до расплавления. Но правильнее, конечно, просто использовать подходящие для этого сварочные технологии.

Потребители сварки TIG – сплошь профессионалы и продвинутые пользователи, причем почти поголовно не строительного направления. TIG обеспечивает более аккуратные швы, но сильно уступает ММА в производительности и простоте использования.

Например, многие «любители», отточив свое мастерство на аппаратах ММА, испытывают досаду от неудач при первом опыте с TIG. Оказывается, в отличие от ММА, зажечь дугу аппаратом TIG, если только он не оборудован таким устройством, как осциллятор, непросто.

(А практически все аппараты «2 в 1» не оборудованы, конечно). Чиркает сварщик вольфрамовым электродом – искра есть, а дугу поднять не получается. Но вот бывалый сварщик подкладывает под электрод кусочек угля – и дуга пошла без проблем.

Не случайно, что в продажах розничных магазинов специализированные аппараты TIG редко превышают долю в 1%.

Отдельного упоминания в сварке TIG заслуживают аппараты с возможностью переключения на режим переменного сварочного тока, т.н. AC/DC. Вот эти аппараты и являются основным оборудованием для сварки алюминия. Именно они преимущественно и составляют этот самый 1% TIG в розничных продажах сварочного оборудования.

Полуавтоматическая сварка проволокой применяется в основном для сварки листового металла.

Поэтому традиционно ее основная сфера применения – кузовной ремонт, а также строительство конструкций из черного тонколистового металла.

Использование проволоки вместо сменных электродов сильно повышает производительность. На бытовых аппаратах используются катушки емкостью 1 и 5 кг, а на профессиональных – 5 или 15 кг.

Проволока может использоваться как обычная (без обмазки), так и с обмазкой (т.н. флюсовая). В первом случае обязательно применение баллона с газом (режим GAS). Во втором баллон не требуется (NO GAS).

Несмотря на то, что работать без баллона удобнее, в продажах с большим отрывом лидирует проволока без обмазки. Причина банальна: она гораздо дешевле флюсовой.

Кроме того, многие профессионалы считают, что аккуратность швов в среде газа от баллона получается выше.

Несмотря на то, что данный вид сварки тоже относится к электродуговой, принцип устройства у MIG-MAG принципиально отличается от принципов MMA и TIG. В ММА и TIG важно поддерживать стабильность тока, несмотря на колебания электрода, в MIG-MAG важно поддерживать стабильность напряжения дуги.

А сила сварочного тока в аппаратах MIG-MAG – показатель условный (хотя по привычке, выработанной в ММА, большинство ориентируется именно на него). Сила сварочного тока в MIG-MAG будет зависеть от выставленного напряжения, диаметра используемой проволоки, применяемого газа и скорости подачи проволоки.

Так что сделать из аппарата ММА полуавтомат MIG-MAG путем приделывания блока подачи проволоки и горелки не получится.

Автор текста: Ю.Шкляревский

Способы сваривания металла: особенности, отличия, назначение

В этой статье мы рассмотрим четыре основных вида сварки – электродуговую

, полуавтоматическую, аргонодуговую и контактную. Расскажем, на какие особенности каждой из них нужно ориентироваться, выбирая сферу применения.

Особенности электродуговой сварки

Ручная электродуговая сварка (РДС) по-другому обозначается ММА. Это один из самых простых способов соединения металлов, поэтому он часто используется в бытовых целях. Ручная сварка выполняется на постоянном или переменном токе.

С использованием прямой полярности – к положительному полюсу подключают деталь, а к отрицательному – держатель электрода – или обратной полярности, когда деталь подключают к отрицательному полюсу, а электрод – к положительному.

Для ее реализации важен правильный выбор источника питания и плавящихся электродов.

Источники питания для электродуговой сварки

Источник питания необходим для изменения параметров сетевого напряжения и силы тока. По этой характеристике сварочные аппараты делятся на два вида:

1. Трансформаторные – преобразуют стандартные параметры электрического тока (понижают напряжение и повышают силу тока) с помощью трансформатора. В таких аппаратах сила сварочного тока регулируется механически. Она зависит от количества витков во вторичной обмотке трансформатора. Эти аппараты надежные, но большие, тяжелые и потребляют много электроэнергии. С их помощью сложно обеспечить хорошее качество швов.
2. Инверторные сварочные аппараты – электронные устройства, в которых используются управляющие блоки на основе микропроцессоров. Они компактные, легкие. Позволяют использовать любой тип электродов, обеспечивают низкое разбрызгивание металла и отличаются широким диапазоном регулирования сварочного тока. Но инверторные аппараты чувствительны к влаге и строительной пыли.

Электроды для электродуговой сварки

При электродуговой сварке используют плавящиеся электроды, состоящие из металлического сердечника и специального покрытия (обмазки). Сердечник необходим для легирования металла шва и его формирования. Покрытие нужно, чтобы поддерживать горение дуги, создавая защитное газовое облако. В зависимости от состава покрытие может быть рутиловым, целлюлозным, основным, кислым или смешанным.

Более подробная информация об электродах представлена на видео ниже:

Преимущества и недостатки электродуговой сварки

Преимущества:

• можно использовать в труднодоступных местах ;
• мобильное оборудование;
• простота технологического процесса.

Недостатки:

• невысокая производительность;
• прямая зависимость качества швов от квалификации сварщика.

Применение электродуговой сварки

Ручная дуговая сварка подходит для работы с углеродистыми, легированными, высоколегированными, нержавеющими и жаростойкими сталями, а также чугуном. Для каждого из этих материалов нужно использовать разные типы электродов, отличающиеся химическим составом сердечника.

Как выполняется электродуговая сварка, можно увидеть на видео ниже:

Особенности полуавтоматической сварки

Полуавтоматическая сварка обозначается MIG/MAG. MIG – аббревиатура, образованная от Metal Inert Gas – сварка, которая выполняется в среде инертного газа: гелия, аргона или его смеси с углекислым газом.

MAG – сокращенная аббревиатура Metal Active Gas, с применением активного газа, чаще всего – углекислого. Основное отличие полуавтоматической сварки – механизация процесса подачи плавящегося электрода.

Источники питания для полуавтоматической сварки

Используют трансформаторные и инверторные источники питания. У них такие же плюсы и минусы, как у аппаратов для электродуговой сварки.

Электроды для полуавтоматической сварки

Для полуавтоматической сварки используют плавящиеся электроды в виде проволоки, уложенной в катушки или кассеты. Она может быть с медным покрытием или без него. Покрытие обеспечивает равномерную подачу проволоки и снижает ее контактное сопротивление, а это приводит к стабильному горению дуги и малому разбрызгиванию электродного металла.

Еще одно преимущество таких электродов – минимальное количество вредных для сварочного шва примесей. Дело в том, что неомедненная проволока покрывается технической смазкой, содержащей жирные кислоты, щелочь и воду. Они становятся поставщиками водорода в металл шва и вызывают его пористость.

Комплект оборудования для полуавтоматической сварки

Преимущества и недостатки полуавтоматической сварки

Преимущества:

• малая зона термического влияния, позволяющая без прожогов варить металл толщиной до 0,5 мм;
• высокая производительность;
• возможность варить элементы разной толщины;
• высокое качество швов;
• возможность проведения работ в любом пространственном положении;
• отсутствие шлаковой корки и необходимости механической доработки швов.

Недостатки:

• сварочные работы проводятся только в закрытых помещениях, поскольку на отрытом воздухе газовая защита сдувается;
• обязательное наличие качественной вентиляции для удаления углекислого газа.

Применение полуавтоматической сварки

Сфера применения полуавтоматической сварки такая же, как и электродуговой.

Особенности аргонодуговой сварки

Аргонодуговая сварка обозначается аббревиатурой TIG. Это сокращение от Tungstren Inert Gas. Она выполняется в среде защитного газа – аргона. Он на 35 % тяжелее воздуха и легко вытесняет его из зоны сварки.

При этом аргон не вступает в реакции с другими веществами, содержащимися в воздухе или металлах. В результате количество дефектов в швах минимально. Аргон можно заменить гелием или смесью аргона с кислородом.

При аргонодуговой сварке электрод не касается поверхности металла. Для зажигания дуги используется осциллятор. Он подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют воздух в небольшом промежутке между электродом и поверхностью металла, и дуга зажигается при подаче тока на электрод.

Источники питания для аргонодуговой сварки

Для аргонодуговой сварки используют и трансформаторные, и инверторные источники питания. По типу питающей сети они делятся на однои трехфазные. По поддерживаемым режимам работы аппараты TIG бывают двух видов:

• DC – работают только на постоянном токе;
• AC/DC – на постоянном и переменном.

Электроды для аргонодуговой сварки

Аргонодуговую сварку выполняют неплавящимися вольфрамовыми электродами. Швы образуются за счет расплавления кромок соединяемых элементов.

Для сварки толстостенных деталей дополнительно используют присадочную проволоку. Для работы на постоянном и переменном токе используют разные вольфрамовые электроды.

Они выпускаются в чистом виде или легированные специальными добавками для разных условий работы.

На фото – схема выполнения аргонодуговой сварки

Преимущества и недостатки аргонодуговой сварки

Преимущества:

• отсутствие шлаковой корки и необходимости ручной доработки швов;
• минимальное количество дефектов в сварных швах;
• отсутствие разбрызгивания металла;
• возможность соединения разнородных металлов.

Недостатки:

• невысокая производительность;
• сложная настройка оборудования и высокая квалификации сварщиков.

Применение аргонодуговой сварки

Оптимальна для тонкостенных изделий и трудносвариваемых металлов. Она подходит для работы с любыми сталями, включая оцинкованные и нержавеющие. С ее помощью можно варить медь, чугун, титан и другие цветные металлы. Для соединения алюминиевых элементов аргонодуговая сварка самый подходящий вариант.

Особенности контактной сварки

Контактная сварка отличается ото всех остальных видов соединения металлов.

При ее использовании соединяемые поверхности нагреваются в результате прохождения через место контакта электрического тока, а затем прижимаются друг к другу.

Основные особенности контактной сварки – высокие значения сжимающего усилия (до сотен кг) и сварочного тока (до 1 000 А), а также малое время всего процесса – не более нескольких секунд.

Так формируется сварочный шов при контактной сварке

Типы машин контактной сварки

По форме импульса и роду сварочного тока машины контактной сварки делятся на четыре типа:

1. Аппараты переменного тока. Их основные узлы – трансформатор и тиристорный модуль. Трансформатор необходим для изменения стандартных параметров электрического тока, а тиристорный модуль – для подключения первичной обмотки трансформатора к питающему напряжению на время, достаточное для формирования сварочного импульса.
2. Аппараты постоянного тока. Выпрямителями тока здесь являются силовые полупроводниковые вентили. Такие машины оптимальны для работы с алюминием и его сплавами.
3. Аппараты конденсаторного типа. Их особенность в медленном накоплении электроэнергии в конденсаторе и последующем образовании мощного токового импульса. Сварка выполняется за очень короткое время. Оптимальна для работы с металлами с высокой теплои электропроводностью: серебром, медью или алюминиевыми сплавами.
4. Низкочастотные аппараты. В них трехфазный ток промышленной частоты преобразуется в импульсы тока низкой частоты с помощью силовых выпрямителей. Используются для сварки легких сплавов на основе алюминия, магния и титана.

Электроды для контактной сварки

При контактной сварке электроды подводят ток, передают сжимающее усилие и отводят тепло. Они могут быть прямыми или фигурными, с плоской или сферической поверхностью. Последние отличаются большей стойкостью и меньшей чувствительностью к перекосам при установке, поэтому используются чаще. Электроды изготавливаются из медных сплавов, обладающих высокой тепло-, электрои жаропрочностью.

Преимущества и недостатки контактной сварки

Преимущества:

• высокая степень автоматизации и производительность;
• стабильное качество сварных швов;
• не нужно использовать защитный газ или присадочную проволоку;
• низкий уровень химической неоднородности швов.

Недостатки:

• узкая специализация;
• жесткие допуски на толщину стенок стыкуемых деталей.

Применение контактной сварки

По форме сварных соединений контактная сварка делится на следующие виды:

• Точечную. Используется для соединения тонких деталей толщиной от 0,02 мкм до 20 мм. Применяется при изготовлении электронных приборов, в судо-, самолетои автомобилестроении.
• Шовную. Используются электроды в форме роликов. Такой способ применяется для сварки листов толщиной от 0,2 до 3 мм. Он востребован при изготовлении различных емкостей.
• Стыковую. Детали соединяются сразу по всей плоскости соприкосновения. Такой способ удобен для изготовления трубопроводов, сверл или арматуры.

Контактная сварка подходит для работы с любыми металлами, включая разнотолщинные и разноименные.

Пример выполнения контактной сварки можно увидеть на видео ниже:

Заключение

Выбирая вид сварки, обязательно учитывают:

• толщину металла свариваемых деталей;
• серийность продукции;
• химический состав основного металла.

При этом электродуговая сварка удобна при работе в труднодоступных местах и наложении коротких швов, расположенных на большом расстоянии друг от друга. Она оптимальна для установки прихваток.

Полуавтоматическая сварка больше подходит для швов сложной конфигурации и средней длины, расположенных в различных пространственных положениях. Она обеспечивает высокое качество швов, поэтому применяется для сборки ответственных конструкций.

Аргонодуговая сварка подходит для работы с любыми металлами. Ее используют для соединения тонкостенных изделий и разнородных металлов, но особенно подходит она для сварки алюминия и его сплавов.

Контактная сварка считается самой производительной для работы с тонкостенными деталями. Часто является единственным вариантом соединения валов, стержней или прутов.

Какие виды сварки бывают | Классификация и характеристика способов сварки

Технологические составляющие сварочного процесса были известны еще в 17 веке. Тогда они были представлены литьем и кузнечным делом. «Осовременивание» началось после открытия такого явления как электрическая дуга.

Дополнительный толчок развитие сварочного дела получило с изобретением порошкового покрытия для электродов. А вот основной скачок выпал на конец 20-го века, когда стали доступны лазерные, ультразвуковые и плазменные технологии.

Внедрение электроники позволило автоматизировать сварочный процесс, увеличить точность выполнения работ и производительность.

В настоящее время разделяется три вида сварки, которые отличаются между собой используемым для выполнения работ типом энергии:

• термический;
• механический;
• термомеханический.

Термическая сварка

Для выполнения сварочных работ потребуется тепло. Под воздействием высоких температур стыки соединяемых заготовок оплавляются и, остывая, скрепляются между собой, а впоследствии кристаллизируются. В качестве источника тепла служит пламя газовой горелки, электрическая дуга или поток плазмы.

Электродуговая контактная сварка

Наибольшее распространение получили именно аппараты электродуговой сварки. Для нагрева и плавки металла задействуется электрическая дуга, которая представляет собой разряд между катодом и анодом. При этом освобождается тепловая энергия большой мощности. Воздействуя на металлическую заготовку, она приводит к ее плавлению с последующим образованием сварочной ванны.

После угасания дуги немедленно начинается остывание и кристаллизация расплава. В результате образуется соединение по составу и прочности сопоставимое с металлами, которые сваривались. Существует несколько видов электродуговой сварки.

ММА – ручная дуговая сварка

Используется со штучными электродами, представляющими собой металлический стержень с обмазкой. Процесс протекает под воздействием постоянного или переменного тока.

Покрытие расходников плавится, выделяя газы, которые образуют облако для защиты свариваемого металла от окисления.

Помимо этого, в обмазку включаются разные химические соединения, которые служат в качестве добавки в сварочную ванну для изменения свойств сварочного шва и поддержки стабильного горения электрической дуги.

Аппараты – инвертеры, выпрямители, трансформаторы – позволяют выполнять работы в любом пространственном положении. Если подобрать расходные материалы правильно, то можно сваривать любые металлы: черные, цветные, легированные и т.п. Важно подчеркнуть, что держатели могут проникать в труднодоступные места, где использование другого вида сварки невозможно.

Сварка ММА подходит и для профессионалов, и для новичков. Она широко используется в строительстве, монтаже металлоконструкций, в разных отраслях тяжелой промышленности, в частном предпринимательстве.

Она необходима для небольшой мастерской по изготовлению металлоконструкций, станции технического обслуживания автомобилей, большого машиностроительного завода.

Она незаменима в хозяйстве, когда требуется сконструировать что-то из металла самостоятельно или отремонтировать прохудившийся металлический каркас.

Что такое ручная дуговая сварка

Аргоновая сварка TIG

Применяются электроды вольфрамовые, неплавящиеся, графитовые, угольные. В качестве инертного газа используется аргон, азот, гелий или смесь из этих газов в зависимости от соединяемых металлов.

Процесс характерен тем, что сварной шов состоит исключительно из металлов заготовок. Добавляется только присадка – металлический пруток или полоса, по своему составу идентична свариваемым металлам.

Инертные газы необходимы для защиты рабочей зоны от атмосферного воздуха, чтобы исключить окисление металла и обеспечить стабильность горения электрической дуги.

В процессе выполнения сварочных работ используется переменный или постоянный ток. Сравнительно низкая производительность компенсируется за счет высокого качества сварного соединения.

Процесс характеризуется высокой трудоемкостью и требует от специалиста большого практического опыта.

Использование TIG оправдано в случаях, когда требуется наложить ответственный шов, который должен выдержать высокие нагрузки, или в случаях, когда большое внимание уделяется эстетической стороне вопроса.

Аргоновая сварка востребована для герметизации нефте- и газопроводов, резервуаров для пищевой промышленности, посуды; при изготовлении сосудов высокого давления или микросхем. Она незаменима для соединения тонкостенных заготовок и листовых материалов. Сварка позволяет работать с большим перечнем металлов: нержавеющая, углеродистая, легированная сталь; магний, титан, медь.

Сварка TIG

MAG –сварка полуавтоматом

В качестве присадочного материала используется проволока, которая подобно электроду плавится под воздействием высокой температуры. Проволока поступает в рабочую зону через горелку, куда параллельно подается инертный или активный газ.

Состав защитного газа напрямую зависит от типа свариваемого металла. Работает исключительно с постоянным электрическим током. Во время применения активных газов образуется много брызг, а шов получается неаккуратным.

Но это с лихвой компенсируется высокой производительностью установки.

Такого рода оборудование пользуется большой популярностью среди профессионалов и большой аудитории любителей. Отчасти из-за автоматической подачи расходного материала в зону сварки и возможности электронной регулировки настроек.

Технология особенно популярна в европейских и североамериканских специалистов. Полуавтоматы сваривают широкий спектр металлов: сталь низколегированную и высоколегированную, большинство марок чугуна; марганец, медь, алюминий, никель, а также их сплавы.

Оборудование позволяет выполнять самые сложные разнотипные соединения.

Сварка под флюсом

При сваривании металлических заготовок применяются разные флюсовые порошки. Они необходимы для того, чтобы обеспечить рабочую область защитным газом, который выделяется в процессе плавления. Благодаря наличию флюса не только защищается расплав, но и поддерживается стабильное горение электрической дуги. Подбором флюса специалисты добиваются нужных характеристик сварного шва.

Метод активно используется в промышленном производстве и характеризуется полной автоматизацией: от подачи флюса в зону горения до перемещения оборудования вдоль стыка.

Технология применяется в процессе изготовления корпусов морских судов, фюзеляжей самолетов, локомотивов и вагонов, башенных кранов, модулей спутников и множества иного оборудования.

На выходе получается очень качественный сварной шов, который легко выдержит самые сложные условия эксплуатации, включая экстремальные температуры и огромное давление.

Газоплазменная

В этом случае металл заготовок плавится под воздействием температуры открытого пламени. Оно образуется в результате горения кислорода с горючими газами – водородом, пропаном, бутаном, ацетиленом и другими. Самой эффективной считается МАФ – метилацетиленовая фракция.

Она отличается высокой температурой пламени (2927 градусов) в кислороде и, соответственно, более высокой теплоотдачей.

Соединение кислорода и МАФ уступает по токсичности дициану (температура горения 4500 градусов) и менее взрывоопасно по сравнению с ацетилендинитрилом (температура горения 5000 градусов).

Открытое пламя в качестве источника тепла для сварки имеет важное преимущество: оно независимо от энергоснабжения. Поэтому технология широко применяется в «полевых» условиях.

Еще одно достоинство заключается в постепенном нагревании металла, что практично при работе с листовыми материалами. Метод непригоден для промышленного использования из-за невозможности автоматизации и низкой производительности.

Для работы с такой сваркой от оператора требуется большой стаж сварочных работ.

Электрошлаковая

Кромки деталей плавятся за счет нагрева шлака от расплавленного под воздействием электроэнергии флюса, который предварительно насыпается между свариваемыми элементами. Во время процесса применяется проволока или присадочный пруток. Технология востребована для соединения деталей из чугуна, реже – для сварки цветных металлов.

Данный тип сварки востребован в промышленности для соединения крупногабаритных деталей с толстыми стенками (40-500 мм): роторные и турбинные валы, опоры, паровые котлы и т.д. Экономическая выгода от такого метода сварки тем выше, чем больше площадь свариваемой поверхности.

Плазменная

Плавит и соединяет кромки струя плазмы, которая генерируется в плазмотроне или между поверхностью заготовок и электродом. Метод отличается большой глубиной обработки деталей и высокой точностью сваривания.

Она востребована для соединения как мелких и тонкостенных элементов электротехнических конструкций, так и крупных блоков для тяжелой промышленности. Плазма эффективно воздействует на все без исключения виды металлов.

Помимо рассмотренных к термическим видам сварки относится:

• лазерная;
• контактная стыковая с оплавлением;
• электролучевая;
• с закладными нагревателями.

Термомеханический класс сварки

Контактная сварка: метод характеризуется одновременным нагревом кромок соединяемых заготовок и их деформированием под давлением. Точечная сварка: выполняется при помощи специальных аппаратов или малогабаритными клещами.

Обе детали закрепляются между анодом и катодом, через которые пропускается ток. В результате заготовки разогреваются в конкретном месте. После разогрева подача тока прекращается и усиливается давление электродов в месте температурного воздействия.

Локальный расплав постепенно кристаллизуется и в результате получается прочное точечное соединение.

Точечная сварка может быть:

• односторонней – оба электрода располагаются по одну сторону заготовок;
• двухсторонней – электроды размещаются с разных сторон заготовок один напротив другого.

К недостаткам сварки специалисты относят то, что сваривание заготовок возможно только внахлест. Характеризуется высокой производительностью и возможностью автоматизации.

Точечная сварка широко применяется в автомобилестроении: конвейеры по всему миру используют именно данный тип соединения кузовных элементов. Клещи для точечной сварки отличаются компактностью и мобильностью. Они применяются в мелких мастерских и в домашних условиях. Однако они востребованы и на крупных СТО для выполнения разного рода кузовных работ.

К термомеханическому типу относятся также рельефная и стыковая сварки. Все остальные виды термомеханической сварки не стали популярными и не получили широкого распространения. Это:

• диффузная – соединение неоднородных металлов в условиях вакуума или в среде защитных газов;
• кузнечная – металлы соединяются в результате пластичной деформации;
• за счет высокочастотного тока;
• трением.

Определив особенности сварочного процесса, специалист легко сможет выбрать подходящий сварочный аппарат с учетом его технических показателей. Большинство сварочных процессов легко автоматизируются, дают возможность сформировать надежный и эстетичный сварочный шов, характеризуются невысокой себестоимостью и небольшими временными издержками.

Классификация сварных швов

Все о сварке металла

Знать все о сварке металла крайне полезно не только для самих сварщиков и организаторов производства. Даже самые обычные люди порой выступают в качестве заказчиков, и тогда им необходимо понимать, какие бывают виды сварки и подготовка к работам, как проводится сварка оцинкованных цветных металлов, как выполняется сварка толстого металла и заготовок другой толщины. Наконец, бывает необходимо даже вникать в особенности порошкового и других видов сварочного процесса.

Разумеется, любая сварка металла, даже любительская, должна ориентироваться на ГОСТ и его требования. Ведь эти положения созданы не просто так, а в результате обобщения колоссального опыта.

Пользоваться сварными соединениями люди начали еще в глубокой древности. Правда, тогда единственным вариантом их выполнения являлся огневой нагрев металла в кузнице.

Сварочные работы проводятся как с целью ремонта готовых изделий, так и для их получения.

Сегодня значение сварки стало намного больше, чем когда-либо ранее. Подобный метод применяется:

• в строительстве;
• в промышленности;
• в создании трубопроводов;
• при возведении заборов;
• в автомобильном ремонте;
• в починке отопительных приборов и магистралей.

Правильная сварка позволяет:

• существенно сэкономить металл (по сравнению с другими способами соединений);
• уменьшить трудоемкость выполняемых работ;
• сократить себестоимость;
• изготовить сложносоставные конструкции даже за ограниченное время;
• сократить расходы на технологическое оборудование;
• организовать при необходимости автоматизированное производство;
• применять самые разные материалы, в том числе присоединить металл к неметаллическим конструкциям;
• изготавливать даже мелкие детали и элементы;
• обеспечить солидную герметичность и стойкость к износу.

Но рассказ об основах сварки не позволяет умолчать и об ее недостатках, таких как:

• засорение воздуха;
• необходимость расходовать электричество и/или различные газы;
• вероятность возникновения трещин на швах;
• неизбежное ослабление (шов всегда менее крепок и стабилен, чем целый металл);
• вероятность деформации металла из-за швов;
• вероятность появления остаточных напряжений при неоднородном нагреве.

Классическим методом горячей сварки является соединение металла встык. В этом варианте обеспечивается примыкание двух частей (конструкций) торцами. Подобный подход достаточно прост и дешев, выполняется без лишних проблем.

Это решение оптимально даже для стыков, которые сталкиваются с непрерывными механическими напряжениями.

Толщина металла при стыковой сварке не увеличивается, что делает ее отличным выбором для ответственных работ, в том числе для транспортного машиностроения.

Но иногда применяется другой способ — соединение внахлест. Чаще всего он нужен, когда сваривают точечно, контактом. Кромки разделывать не потребуется, однако сами они должны быть тщательно разделаны. Торцы кромочных частей и прилегающие к ним участки обязательно освобождают от жира.

Процедура не вызывает особых проблем, если можно «кантовать» обрабатываемые изделия.

Однако надо учитывать:

• определенный перерасход металла;
• повышенную затрату электродов или сварочного газа;
• недостаточную, по сравнению со стыковым исполнением, прочность.

Художественную сварку тоже было бы глупо обойти вниманием. Эта процедура применяется для создания мебели и различных декоративных предметов. Но ее могут использовать и в производстве практичных бытовых вещей, которые должны иметь подчеркнуто дизайнерский вид.

Чаще всего речь идет о:

• журнальных и прикроватных столиках;
• изящных заборах;
• стульях;
• вешалках;
• обувных стойках;
• арках;
• орнаментных деталях для украшения интерьера;
• сувенирах.

Важным подвидом сварки давлением является ультразвуковая обработка. Но в бытовых условиях чаще применяют другой вариант — соединение при помощи состава «холодная сварка».

Предварительно проводится пластическая деформация зоны крепления. Общее между различными методиками и различными химическими составами «холодного соединителя» – отсутствие прогрева поверхности.

Оригинальным видом сваривания давлением является, между прочим, сварка взрывом.

Пластическая деформация в таком варианте происходит, разумеется, очень быстро. Также она неизбежно сопровождается разогревом обрабатываемой поверхности. Стоит упомянуть также магнитно-импульсную методику. Она подразумевает сталкивание (соударение) деталей, приводимых в движение импульсами магнитного поля.

Сваривание давлением востребовано и в производственной, и в ремонтной сферах.

Именно к этому разряду относится всем известная электродуговая сварка. Электрическая дуга может создаваться постоянным либо переменным током. У этих вариантов есть как преимущества, так и недостатки.

Когда торец электродного инструмента и кромки деталей плавится, формируется шлаковая ванна, которая какое-то время остается в расплавленном виде.

Соединение формируется, когда ванночка затвердевает, для работы нужны плавкие или неплавкие электроды.

Весьма ценная альтернатива — электрошлаковая методика. Флюс непрерывно поступает в ванну. Для работы может применяться пластинчатый, проволочный электрод либо плавкий мундштук. Встречаются колеблющиеся и не имеющие колебаний электроды. Допустимая толщина стыков составляет от 1,5 до 60 см.

Также вариантом сварки плавлением является лазерная обработка. Разумеется, это уже не бытовое решение, а сугубо промышленный вариант. Зато можно справиться даже с самыми тугоплавкими металлами и работать на очень небольшой площади. В небольших мастерских более употребительна газовая сварка. В этом варианте для выработки тепла используют реакцию горения:

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

Большое значение сегодня имеет и плазменная сварка. Ионизация газа происходит при температуре от 5500 градусов, что существенно повышает требования к оборудованию.

Подобная методика, как и электронно-лучевая, востребована в приборостроении, авиастроении, в сваривании вольфрама, никелевых сплавов, нержавеющих сталей.

Электронно-лучевой способ подразумевает преобразование кинетической энергии движущихся электронов в тепловую энергию. Она-то и плавит металлы.

Суть очень проста: давление сочетается с тепловым воздействием. Этот подход позволяет сформировать особо устойчивую межатомную связь, несмотря на ограниченный расход тепла. Подобная методика — та самая, которую использовали еще древние кузнецы.

Термомеханическая сварка, однако, может быть выполнена и контактным способом.

В этом случае сначала прогревают изделия, пока они не станут гибкими, а затем подвергают пластическому деформированию, есть при этом следующие подвиды:

• точечный;
• стыковой;
• рельефный;
• шовный.

В промышленности, конечно, используют сварочные станки высокого класса. Но этим ограничиться нельзя. При термической сварке применяют присадочные элементы — электроды и металлические прутки.

Получать тепло помогает иногда горючий газ, термит (специфическая смесь горючих веществ).

В газовом варианте чаще всего применяют пропан и ацетилен, для заполнения шва используется присадочный пруток.

Самый массовый в мире способ — электродуговая сварка. Помимо самих аппаратов, трансформаторов, источников тока для нее нужны электродные инструменты. Ручную дуговую сварку чаще всего ведут плавящимся электродом. Он обязательно должен быть покрыт особой обмазкой.

При использовании неплавких электродов нужна аргонодуговая методика, поскольку только защитный газ позволяет изолировать свариваемую область.

Потому необходимо использовать:

• специальные баллоны;
• регуляторы поступления газов;
• особые магистрали.

Лазерная сварка может проводиться в самых труднодоступных участках — однако для этого придется использовать специальные призмы. Именно они точно направляют луч основной установки в заданное место.

Электрошлаковую методику можно применить, если использовать специальный проводящий ток флюс. Дополнительно понадобится присадочная проволока.

Что касается термитного варианта, то он подразумевает применение комбинации магния, алюминия и металлической окалины, которую сжигают в жаропрочном резервуаре.

Для зачистки металла перед сваркой рекомендуется использовать угловые шлифовальные машины и жесткие щетки. При дуговой и электронно-лучевой методике величина участка, на котором удаляют загрязнение, составляет примерно 0,5 см от создаваемого шва.

Если толщина соединяемых деталей равна 5-20 мм, то расчетный показатель зачищаемой зоны — не меньше этой толщины. Если варят листовой прокат толще 36 мм, то придется дополнять визуальный контроль ультразвуковой дефектоскопией.

Когда изделия деформированы, перед тем как браться за сварочный инструмент, необходимо произвести правку. Для этой работы применяют кувалды и молотки. В промышленности применяют листоплавильные валки и мощные прессы. Разметку и пространственную подготовку производят с помощью:

• рулеток;
• линеек;
• штангенциркулей;
• оптических разметно-маркировочных машин;
• систем для мерной резки.

Перед тем как сваривать любые металлические изделия самой разной толщины, придется внимательно вычищать поверхность. Максимальное внимание надо уделять очистке контактной площадки. Достаточно даже небольшого количества влаги, ржавчины, маслянистых включений, чтобы шов был ухудшен необратимо. Обязательно проверяют стыки и кромки.

Важно знать и то, как резать изделия из листового металла. Эта работа может быть выполнена даже самыми обычными электродами. Но правильнее применять изделия специального типа (ОЗР). При разделительной резке листы ставят так, чтобы расплав вытекал беспрепятственно. Электрод ведут под прямым углом к плоскости металла.

Часто в быту приходится сваривать оцинкованную сталь (в просторечии оцинковку).

Обязательным условием является прогрев до температуры свыше 1000 градусов. Приходится учитывать неизбежное засорение воздуха парами цинка. Они могут поражать и сам обрабатываемый металл. Потому стандартная технология подразумевает использование мощной общей вентиляции и тщательной вентиляции рабочей зоны.

Научиться сварке цветных металлов и сплавов не сложнее, чем освоить работу с черным металлом.

Алюминий и его соединения обычно обрабатывают электродуговым способом. Может использоваться, к примеру, открытая и закрытая дуга. При газовой защите рекомендовано брать аргон первого и второго классов. Также могут использовать аргоно-гелиевую смесь. Ручная дуговая сварка подразумевает применение особых установок (УДГ и подобных устройств).

Для работы с изделиями из толстого металла наиболее предпочтительны электродуговая и электрошлаковая методики. Они позволяют отказаться от использования дорогих расходных материалов.

В электрошлаковом варианте формируют исключительно вертикальные швы, которые идут снизу вверх. Между соединяемыми листами нужно оставлять промежуток, обрабатывать стыки не потребуется.

Наибольшая толщина — 0,6 м, всю работу надо сделать за один проход.

Для ускорения работы часто применяют проволоку из порошкового металла. К тому же подобный метод гарантирует повышенное качество шва. Определение массы наплавленного вещества производится сообразно:

• классу манипуляций;
• типу материала;
• категории используемой проволоки;
• необходимым требованиям к формируемому шву.

В ряде случаев возникает необходимость сделать отверстие в свариваемом изделии. Лучше всего сделать это при помощи инверторного аппарата. Прорезание отверстий даже проще, чем сама сварочная работа. Предсказуемо рекомендуют использовать уже упомянутые электроды ОЗР. После разжигания дуги настраивают подходящую силу тока.

Края размечают при помощи химического карандаша. Мелкие отверстия (до 2 см в разрезе) формируют сразу. При большом объеме работы рекомендуется сначала прорезать дырку небольшой величины и затем ее расширять. Стоит учитывать, что электродная резка не может обеспечить идеально ровных линий. Если это критично, правильнее использовать плазменное оборудование.

Иногда становится нужна и сварка каленого металла. Надо понимать, что она грозит появлением большого числа трещин и иных деформаций. Присадочный материал должен быть той же марки, что и основное изделие. Проще всего выполнить работу ручным способом со специальными электродами. В промышленных масштабах предпочтительна электродуговая сварка с аргоном.

Иногда сварщики жалуются, что металл прожигается или прогорает. Ставить слишком большой ток нецелесообразно — иначе получится так, что изделия не варят, а режут, по сути. Тонкие образцы правильнее обрабатывать инвертором. Важно: не стоит лишний раз использовать длинные переноски. Из-за них мощность аппаратов чрезмерно падает.

Иногда возникает пространственная деформация — или, как говорят профессионалы, металл ведет. Компенсировать это можно при помощи предварительного разогрева. В некоторых случаях можно делать сварочные работы в «кондукторах». Также возможны иные проблемы:

• трещины;
• пустоты;
• различные поры;
• твердые вкрапления;
• несплавленные участки;
• места непроваров.

В процессе плавления металл накаляется примерно до 1000 градусов, а иногда и больше. Приходится защищаться как от ожога, так и от электрического тока, и от горючих газов.

Потому сварщики обязательно надевают защитную спецодежду и маски, даже если им надо «всего лишь» заваривать мелкую трещину. Нельзя надевать какую-либо одежду из горючих материалов, а также синтетических тканей.

Наилучшим выбором для защиты рук являются замшевые или сделанные из спилка перчатки.

Важно: нельзя применять самодельные маски и щитки, даже небольшая щель сильно ухудшает защитные качества. В любом случае рекомендуется применять полностью заземленное электрооборудование. Освещение рабочей зоны должно производиться в идеале приборами на 12 В. Холостой ход применяемого оборудования должен производиться при напряжении максимум 90 В.

Все сварочные аппараты должны быть подсоединены к обособленному электрощитку и системе защитного отключения.

В норме провода для сварочных аппаратов должны быть максимум 10 м в длину. Соединение оборванных сетевых кабелей производится только особой муфтой.

Работая на улице, придется ставить аппараты под навесы или даже в крытые павильоны. Если начинается сильный дождь или даже слабый снегопад, варить металл нельзя.

Перед началом работы требуется внимательно проверять исправность изоляции всех проводов и аппаратов.

Сварочные работы в закрытых помещениях могут выполняться только при работающей приточной вентиляции. Даже при таком условии следует выполнить предварительное проветривание.

В сырых местах придется использовать резиновые коврики. Перед сваркой на высоте необходимо получать наряд-допуск, а также использовать защитное страховочное снаряжение.

За работающими на высоте должны наблюдать помощники.

В следующем видео вас ждет сварка тонкого металла электродом.