Способи зварювання металів і класифікація видів зварювання: особливості та техніка безпеки (відео)

Процес зварювання металів та інших матеріалів відбувається шляхом впливу на їх міжатомні зв’язку за допомогою термічної, механічної або термомеханічної сили. Він є незамінним при необхідності з’єднання деталей або конструкцій з металу та металевих сплавів. Класифікація зварювальних процесів залежить від багатьох факторів, але в основному їх розрізняють залежно від видів, способів і методів.

Схема процесу зварювання.

Існуючі способи зварювання

Так як зварювання – невід’ємний процес різного роду будівництва, у зв’язку з розвитком цієї сфери техніки і способи зварювання теж розвиваються, стаючи різноманітніше. Існуючі на сьогоднішній день методи налічують понад 20 видів, які поділяються на 2 групи. Це зварювання із застосуванням тиску і з плавленням.

До зварювання плавленням відносяться:

Схема дугового зварювання.

  1. Дугова. Виконується за допомогою використання між електродом і зварюваних матеріалом високотемпературної дуги.
  2. Електрошлакове. Виконується завдяки нагріванню розплавленого шлаку (флюсу) електричним струмом.
  3. Плазмова. Джерелом нагрівання є стисла електродуги, по якій з великою швидкістю проходить газ. Саме завдяки високій швидкості руху цей метод і став можливим.
  4. Електронно-променева. Процес нагрівання відбувається за рахунок кінетичної енергії, яка виходить від рухомих у вакуумі електродів під впливом електричного поля.
  5. Лазерна. Нагрівання відбувається завдяки впливу на метал лазерного променя.
  6. Газова. Виконується за допомогою спрямованого на матеріал потоку вогню, який виходить в результаті згоряння суміші газу і кисню.

Сварка тиском на увазі наступні види:

Схема холодного зварювання.

  1. Холодна. Цей вид зварювання проводиться шляхом досягнення міжатомних зв’язків між двома деталями вироби шляхом сильного тиску.
  2. Ультразвукова. З’єднання деталей виконується завдяки ультразвуковим коливанням.
  3. Ковальсько-Горнова. Цей спосіб має давню історію, однак в сучасності його застосування обмежене. Нагріте в горні матеріал зварюють ручної або механічної проковуванням.
  4. Газопрессовая. Цей метод схожий з попереднім, але для нагріву використовуються газоподібні горючі.
  5. Електрична контактна. Найбільш масштабний по своєму застосуванню вид. Нагрівання металу виконується завдяки проходить по ньому струму.
  6. Дифузійне зварювання має порівняно високими температурами нагріву і низькою силою тиску.

Детальніше про види зварювання

Зварювання різних видів має індивідуальну класифікацію, за основу якої беруться способи і методи її виконання.

Дугового вид з’єднання металів

Її класифікують за кількома параметрами:

Схема дифузійної зварювання: 1 – робоча камера; 2 – система охолодження; 3 – вакуумна система; 4 – джерело нагріву; 5 – система тиску.

  1. Механізація процесу. Дугове зварювання може бути ручна, проходити за допомогою механізованих автоматів на додачу до маніпуляцій зварника (напівавтоматична) і тільки з застосуванням приладів.
  2. Різниця за походженням струму. Воно полягає в тому, яким саме струмом харчується електрична дуга, це може бути постійний струм прямої або зворотної полярності, змінний струм. Вибір того чи іншого виду проводиться в залежності від способів зварювання, наприклад, зварювання під флюсом виконується при зворотній полярності.
  3. Тип дуги теж має значення при класифікації способів дугового зварювання. Якщо використовувати залежну дугу (прямого впливу), то метал і електрод будуть розділені нею, а металева складова виступає елементом ланцюга. Незалежна дуга (непрямого впливу) виробляє горіння між електродами.
  4. По тому, наскільки майстер може спостерігати за процесом зварювання, виділяють дуги відкриті, закриті та напіввідкриті. Відкрита дозволяє бачити процес горіння за допомогою захисного скла, закрита – горить в розплавленому флюс, спостереження неможливо, а напіввідчинені має закриті і відкриті зони.
  5. Бажано максимально захистити зварювальний процес від впливу навколишнього повітря. Цей захист може виконувати шлак, суміш шлаку і газу, чисто газовий захист і комбінований її тип. У деяких випадках захист може бути відсутнім.

Експерти радять стискати держак обома руками і робити упор на лікоть. Для запалювання електрода чиркала його вздовж металу у напрямку передбачуваного шва.

Особливості електрошлакового зварювання

Схема електрошлакового зварювання.

Принцип цього методу полягає в тому, що деталі, що підлягають зварюванню, покриваються шлаком. Апарат нагрівають до температури, яка на порядок вища за температуру плавлення самого металу і дроту електрода.

Завдяки використанню цього методу досягається більш щільний зварювальний шов, який має стійкість до утворення тріщин і може виконуватися в різних конфігураціях. Електрошлаковий вид має високий показник продуктивності при зварюванні матеріалів і металу великої товщини. Найбільшу ефективність цей тип має при роботі з габаритними деталями (мости, кораблі і т.д.).

При зварюванні металу великої товщини необхідно вибирати подовжені різаки, щоб мінімізувати вплив високих температур на зварника.

Плазмова і газова

Плазмою, яка служить джерелом нагрівання, є іонізований газ. Вона може досягати температури аж до 3000 ° С. Залежно від матеріалу роботи застосовуються плазматрони прямого і непрямого дії. Чистота плазми досягається за рахунок відсутності електродів. Вихровий потік створюється завдяки точкам індуктора, що володіють високою частотою.

Схема газового зварювання.

Газовий вид зварювання відрізняється простотою і доступністю, тому частіше за інших застосовується в невиробничих та побутових цілях. Зварювальник може коригувати температуру нагрівання металевих деталей, регулюючи силу полум’я, відстані джерела температури від вироби. Недоліками є широка зона впливу на заготовку і повільна швидкість нагрівання металу. Шов виходить неакуратним, хоча багато в чому це залежить від майстерності зварника. Вартість гарячих компонентів для газового зварювання вимагає великих витрат, ніж електричний метод.

Для використання газових способів зварювання необхідні наступні інструменти:

  • горючі гази;
  • присадний дріт;
  • додаткова апаратура (балони з киснем, регулятор подачі газу з балона, ацетиленові генератори, пальники з набором наконечників);
  • захисні окуляри або маска;
  • щітки для очищення металу;
  • зварювальні порошки (при необхідності).

Балони з газами повинні мати піддони, справні ковпаки і перебувати далеко від сонячного світла і нагрівають об’єктів.

Електронно-променева і дифузна

Схема електронно-променевого зварювання.

Електронно-променевої вид зварювання широко застосовується для роботи з дрібними деталями через вузької фокусируемое електронного променя. Зварювання досягається завдяки пучку електронів з високим рівнем енергії, він проникають в матеріал і віддає йому свій заряд. В результаті температура металу практично доходить до температури плавлення. Шов в такому випадку виходить високоякісним, причиною цього є вакуумна атмосфера процесу зварювання.

Лазерні промені можуть серйозно пошкодити зір, навіть коли вони в відбитому вигляді. При виконанні цього виду зварювання слід подбати про безпеку очей, навіть якщо в апараті є автоматичний захист.

Принцип дифузного методу базується на дифузійних контактах атомів двох поверхонь в умовах вакууму. Завдяки тому, що доступ кисню закритий, не утворюється оксидна плівка. Високий рівень дифузії досягається шляхом нагрівання, температура якого трохи не доходить до температури плавлення матеріалу, і високої зачистки дотичних сторін. Спочатку елементи, що знаходяться у вакуумній камері, щільно притискають, а потім нагрівають за допомогою електричного струму, таким чином з’єднуються навіть види металу, які погано піддаються взаємному зварювання (чавун + сталь, кераміка, титан і ін.).

Холодна і ультразвукова

Схема ультразвукового зварювання.

Холодне зварювання виконується при кімнатній або мінусовій температурі без потреби в нагріванні деталей, що зварюються за допомогою зовнішнього механічного тиску. Процес спайки відбувається за рахунок пластичної деформації поверхонь, які необхідно з’єднати. Якість з’єднання залежить від стану контактуючих поверхонь. Перевагою цього методу є те, що для його протікання не потрібен джерело електроенергії, який має в своєму розпорядженні великою потужністю. Шов виходить однорідний і без домішок. Процес виконується швидко, добре контролюється. Але цього виду зварювання піддаються деякі матеріали. Сферою застосування є електротехніка і електромонтаж.

Ультразвуковий метод найчастіше застосовується для з’єднання полімерних листових деталей. Листи матеріалу щільно притискають один до одного і до опори, після чого запускається ультразвуковий генератор. При використанні цього методу матеріал не відчуває перегріву, не потрібна додаткова чистка поверхонь, така сварка доступна в важкодоступних місцях. УЗ-зварювання часто може бути застосована на полікарбонат, поліпропілен, натуральних тканинах, штучної шкірі і т.д. Щільність зварювання залежить від фізико-хімічних властивостей деталей і сили ультразвукового генератора.

Техніка безпеки

Робота зі зварювальними процесами, які мають на увазі різні види і способи, вимагає ретельного дотримання техніки безпеки. Наслідком нехтування обов’язковими правилами може стати пожежа, вибух, травми і навіть летальний результат.

Техніка безпеки при роботі зі зварюванням полягає в наступних правилах:

Схема плазмового зварювання.

  1. При роботі з джерелами живлення їх необхідно ізолювати і заземлити корпусу зварювальних апаратів.
  2. На джерелах живлення необхідно встановити автоматичні вимикачі високої напруги.
  3. Слід проконтролювати герметичність і цілісність електротримачі, щоб уникнути зіткнення струмоведучих елементів і металу.
  4. Для роботи потрібно надягати сухий одяг і рукавиці, подбати про наявність гумових килимків або калош.
  5. Для захисту очей і шкіри обличчя застосовуйте спеціалізований шолом з темним склом. Для більш тривалої експлуатації захисного скла зверху його краще заступити звичайним склом, яке буде приймати на себе бризки металу і забруднення.
  6. На робочому місці зварника повинні в обов’язковому порядку бути присутнім вогнегасник і аптечка.
  7. Якщо робота виконується в погано вентильованих приміщеннях, то необхідно створювати примусову вентиляцію.
  8. Заборонено виконувати зварювальні роботи в безпосередній близькості до предметів, схильним до легкому займання.
  9. Заборонено використовувати трійники для підключення відразу декількох пальників.
  10. При наявності ацетиленових апаратів вони повинні бути обладнані водними затворами.
  11. Довжина проводу від мережі до зварювального апарату повинна бути не більше 15 м.
  12. Заборонено залишати газові балони без нагляду під час перерви в роботі.

Сварка дозволяє з’єднати деталі з металу, сплавів та ін. За допомогою зварювального процесу можна спаяти частини металу великих розмірів з таких матеріалів, з’єднання яких іншим шляхом неможливо. Залежно від переслідуваної мети і фізико-хімічних властивостей елементів застосовуються різні види, способи і методи зварювання.

Ссылка на основную публикацию