Виды сварки и их краткая характеристика

Там, где требуется повышенная прочность или герметичность, используются сплошные сварные швы. Для этого требуется больше времени и больше присадочного металла. Если нагрузки на конструкцию невелики, допустимы прерывистые швы 2-3 см. Это обеспечивает целостность изделия, сокращает время сварки и экономит электроды/полуавтоматы.

Сварные швы: типы швов и классификация методов сварки

Иногда сварщику приходится собирать конструкцию в соответствии с чертежом. В документах указывается, где должны располагаться сварные швы. Чтобы собрать все правильно, необходимо знать типы сварных швов и их классификацию, а также научиться выполнять сварку в правильном пространственном положении. Давайте рассмотрим типы соединений, различия сварных швов, технику их применения и возможные дефекты.

• Что такое сварное соединение?
• Типы сварных швов
• Типы пространственных положений сварных швов
• Подготовка к сварке
• Классификация сварных швов
• Дефекты в сварных швах
• Требования к сварке
• Что влияет на качество сварного соединения

Что такое сварное соединение

Сварное соединение – это неразрывное соединение двух деталей, полученное путем расплавления их кромок. Присадочный металл, который смешивается с основным металлом, используется для укрепления и заполнения стыкового шва. Происходит процесс плавления:

При сварке методом ТДС образуется шлаковая раковина, которая отбивается специальными молотками. При сварке стержней образуется шлаковая оболочка. При использовании других методов сварные швы сразу же становятся чистыми и доступными для контроля.

Один кабель от источника питания выполняет функцию заземления и подключается к изделию, а другой кабель заканчивается в рукоятке или горелке и находится в руках сварщика. Температура дуги до 5 000 градусов Цельсия расплавляет металл и формирует сварные швы. Сварные соединения считаются одними из самых быстрых и прочных, поэтому они широко используются в строительстве, автомобилестроении, судостроении и т.д.

Что такое сварной шов?

Среди новичков бытует ошибочное мнение, что сварочный шов и сварной шов – это эквивалентные понятия. На самом деле, сварочный шов – это место, где две детали соединяются расплавленным металлом, а затем охлаждаются. Сварной шов – это три участка, которые подверглись воздействию высоких температур. К ним относятся:

1. Один или несколько сварных швов, которые образуются при расплавлении только основного металла или с добавлением присадочного металла.
2. Зона сплавления, расположенная между сварным швом и основным металлом. Она не нагревается до температуры плавления, но может быть насыщена элементами, которые вводятся в электроды сварочной ванны или флюс. Поэтому она отличается по составу от основного металла.
3. Зона термического влияния. Это полоса, прилегающая к зоне сплавления, где температура изменила свойства металла.

Важно не путать два совершенно разных понятия – сварной шов и сварное соединение!

Сварной шов – это точка контакта двух заготовок с расплавленным металлом и последующим охлаждением. Сварное соединение – это три части, подвергшиеся нагреву.

Типы сварных соединений

В зависимости от того, как компоненты расположены друг между другом, основные типы сварных соединений включают:

• стыковые соединения;
• угловые соединения;
• нахлесточные соединения;
• тавровая балка;
• торцевые соединения.

Стыковые швы

Самые простые в выполнении сварные швы, даже для начинающих. Они используются для соединения деталей, соприкасающихся друг с другом торцами, расположенных в одной плоскости или на ровной поверхности. Если свариваются детали разной толщины, поверхности могут быть смещены. Стыковая сварка используется для листового металла, резервуаров и труб. По сравнению с другими сварными соединениями, время работы и расход материала меньше, но кромки должны быть тщательно подготовлены.

Угловая

Это сварные соединения двух металлических деталей под любым углом. Если заготовки разной толщины, то толстостенную заготовку кладут снизу, чтобы на тонкой заготовке не появились прожоги или подрезы, сварочная ванна образуется за счет расплавления металла толстой заготовки. Для повышения прочности соединения сварные швы накладываются с обеих сторон. Внутренний угол сваривается малым током, чтобы на внешней стороне не образовалось закругление.

Читайте также: Электросварные стальные трубы: виды и применение

Угловые сварные соединения легко выполняются методом "лодочной сварки". Компоненты соединяются под нужным углом, а затем располагаются так, как будто это плавучий корабль. После расплавления металл равномерно растекается по обеим сторонам без каких-либо дефектов.

Угловая сварка используется для сварки каркасов небольших зданий, резервуаров, укрытий и кузовов грузовиков. Кроме того, конструктивные детали устанавливаются в труднодоступных местах.

Дуговая сварка сопротивлением

Электродуговая сварка является одним из самых популярных методов сварки, поскольку она подходит для соединения большинства типов металлов и проста в исполнении. Все процессы электродуговой сварки имеют общий принцип – используется ток низкого напряжения (для безопасности сварщика) и высокой силы тока (для расплавления металла).

При контакте положительного и отрицательного полюсов, подключенных к источнику тока, возникает дуга. Если зазор между полюсами составляет 3-5 мм, электрическая дуга горит постоянно и создает температуру до 5000ºC. Этого достаточно, чтобы расплавить края основного металла. Способы защиты сварочной ванны и заполнения шва различны, поэтому дуговая сварка сопротивлением подразделяется на несколько разновидностей.

Ручная дуговая сварка металлов (ММА, дуговая сварка)

В международной системе классификации она обозначается как MMA – Manual Metal Arc. Это самый экономичный метод сварки, так как оборудование для ММА дешевле других. Он подходит для сварки в гараже, на даче и для неосновных соединений в промышленности. Электрическая дуга горит между заготовкой и концом плавящегося электрода, который помещен в держатель.

Электрод состоит из металлического стержня и наплавки. Стержень плавится под воздействием температуры дуги, и жидкий металл переносится на заготовку, заполняя шов. Обшивка служит защитой для жидкой сварочной ванны. Покрытие электрода плавится, образуя газовое облако, которое предотвращает воздействие внешней среды.

Сварщик манипулирует ручкой и электродом, чтобы установить ширину, высоту сварного шва и глубину проплавления. Электрод постоянно укорачивается, поэтому требуется практика, чтобы научиться поддерживать зазор между концом электрода и изделием в пределах 3-5 мм.

После остывания сварного шва на его поверхности образуется шлаковая корка. Шлак удаляется с помощью шлакоудалителя, а сварной шов проверяется на наличие дефектов. Сварка ММА осуществляется переменным или постоянным током с использованием трансформаторов или инверторов, выпрямителей.

Газопламенная сварка

Осуществляется с помощью пламени горелки. Для создания пламени используется ацетилен или пропан (в качестве горючего газа) и кислород (для увеличения мощности пламени). Температура пламени достигает 2800-3100ºC, что позволяет расплавить металлические кромки. Для заполнения сварочной ванны используется электродная проволока, подаваемая свободной рукой сварщика.

Газовая сварка чаще всего используется для соединения черных металлов, труб и заделки резервуаров. Энергонезависимость позволяет проводить сварку в полевых условиях, на крышах, в туннелях и подвалах. Подключение к баллонам осуществляется с помощью регуляторов давления с манометрами. Регулятор давления кислорода имеет два манометра – высокого и низкого давления. Для соединения всего в единую систему необходимы дополнительные аксессуары (шланги, сопла, фитинги).

Горелки с рабочей частью и диаметром сопла:

Автоматическая и полуавтоматическая сварка

Автоматическая сварка – это метод, при котором сварщик выполняет работу без участия или с минимальным участием человека. Он используется в крупносерийном производстве, где стабильное качество и скорость имеют решающее значение. Преимущества автоматической сварки включают в себя более высокую производительность, более низкие затраты на рабочую силу и большую безопасность. Однако она требует более высоких первоначальных затрат и обученных операторов.

Разница между этими технологиями минимальна. Они отличаются степенью механизации операции. Полуавтоматические станки имеют более простую конструкцию. Они оснащены устройствами подачи расходных материалов на патроне. Сварщик отвечает за перемещение дуги, направляя ее в нужную сторону.

Полуавтоматическая сварка предполагает использование сварочного аппарата, управляемого сварщиком вручную. Сварщик контролирует подачу проволоки и движение горелки, а аппарат контролирует напряжение и ток. Проволока наматывается на специальную катушку, а скорость подачи проволоки регулируется. Сварочные полуавтоматы используются в мастерских и мелкосерийном производстве, где требуется гибкость и индивидуальность. Преимущества полуавтоматической сварки включают в себя более низкую начальную стоимость, простоту эксплуатации и возможность сварки широкого спектра материалов и толщин. Если полуавтоматическая сварка осуществляется в углекислом газе, то такой тип называется MAG, а если в инертном газе, то MIG. Сварочные полуавтоматы являются несложными устройствами.

Области применения аппаратов для сварки металлов

• Строительство: Сварка широко используется в строительной отрасли для соединения металлических компонентов с целью создания таких конструкций, как здания, мосты и автомагистрали;
• Автомобильная промышленность: В этой отрасли сварка используется для соединения различных металлических компонентов, шасси, частей кузова и при ремонте поврежденных автомобилей;
• Аэрокосмическая промышленность: В аэрокосмической промышленности сварка используется для соединения металлических компонентов самолетов и космических аппаратов, таких как крылья, фюзеляжи и ракетные двигатели;
• Судостроительная промышленность: Сварка используется в судостроительной промышленности для соединения различных металлических компонентов кораблей и лодок, таких как корпуса и палубы;
• Нефтегазовая промышленность: В нефтегазовой промышленности для соединения труб и других металлических компонентов, используемых при добыче, переработке и транспортировке нефти и газа;
• Искусство и скульптура: Сварка используется при создании произведений искусства и скульптуры, позволяя авторам соединять компоненты и части своих изделий.

Выбор метода сварки зависит от нескольких факторов, включая свариваемые материалы, толщину материалов, желаемую прочность сварного шва, условия производства, наличие оборудования и персонала.

Сварка тонких листов

Для сварки тонких листов может подойти дуговая сварка вольфрамовым электродом или плазменная дуговая сварка. Эти методы обеспечивают точные, высококачественные сварные швы с минимальными искажениями.

Сварка листов

При сварке толстых листов наилучшим вариантом может быть дуговая сварка в защитной среде или порошковая сварка благодаря высокой скорости осаждения и способности проникать в толстые материалы.