Технологія зварювання металів: кольорових і чорних, сплавів, товстого, листового, газова, ковальська, полуавтоматом, електрична, точкова, інвертором, дугова, лазерна

Кожен монтажний процес вимагає правильного підходу. Простіше кажучи, технологія повинна дотримуватися обов’язково, інакше остаточне виріб, якщо і виявиться на вигляд прийнятним, і його конструкційні якості будуть не на висоті. Зварювальні роботи, технології яких різноманітні, повинні відповідати всім запропонованим дій, так як вироби з металу відрізняються підвищеною міцністю і безпекою в експлуатації.

Для правильної зварювання металу необхідно підходити до цього відповідально і зі знанням справи.

Перш ніж застосувати особливості зварювання по обраної технології, потрібно зрозуміти властивості стали, особливості супутніх електродів і призначення виробу. Обробка, технологія металів і зварювання йдуть рука об руку і не можуть перебувати поза залежності один від одного.

Застосовувані в зварюванні матеріали

Не весь метал зварюється однаково. Склад став різнитися і впливати на якість і технологію прокладки шва. Загальні вимоги до зварювання будь-якого матеріалу повинні відповідати таким якостям, як:

  • стійкість шва до утворення тріщин;
  • витримка стали околошовной зони;
  • визначення стійкості металу при переході в стан крихкості;
  • перевірка на зносостійкість, корозію і механічні властивості зварюваного матеріалу.

Вимоги стійкості шва до утворення тріщин.

За допомогою таких вимог і вибирається зразок стали. До нього застосовується особлива технологія зварювання, яка буде інший для інших металів. Не можна забувати, що і апарати, за допомогою яких буде вестися робота, теж технологічно різні.

Для того щоб виріб добре функціонувало в будь-яких температурах, в зварюванні застосовують леговані і холодостійкі стали. Раніше технологія зварювання таких металів застосовувалася тільки з никельсодержащая складами. Тепер же при розвитку прогресу в зварюванні рекомендована робота з меншим вмістом нікелю і низькою кількістю вуглецю. Це дає переваги у вигляді відсутності тріщин при загартуванню, використання вироби в агресивних середовищах і хорошою зварюваності практично без дефектів.

Жароміцні сталі застосовують в зварюванні в комбінуванні з легованими. Перш за все, це дасть економію обох видів металу, особливо якщо застосувати хромовані компоненти. Стали такої якості міцні і мають властивості, які працюють як на охолодження, так і на перегрів.

Зварювання алюмінію активно використовується в різних видах промисловості, але лише як самостійне легке покриття. Взаємодія зі сталлю погане, і технології поки немає. Тому міцність такого металу залежить лише від його властивостей, а чистий алюміній — легкий і крихкий матеріал.

Класифікація видів стали для зварювання.

Вуглецеві сталі — найпоширеніші в промислових і виробничих масштабах матеріали для зварювання. Особливості полягають в схильності плавці. Низько- і середньовуглецеві без труднощів піддаються будь-якої технології, стали ж з високим вмістом вуглецю вважаються тугоплавкими, але і для них створені рішення.

Вплив домішок на технологію зварювання. Деякі з них можуть погіршувати якості і властивості основного металу, інші ж, навпаки, покращувати. До домішках можна віднести кисень, вісмут, фосфор, сірку та інші. З них хорошими властивостями, що додають якість шву, можна виділити фосфор, миш’як (шви щільні), а шкідливими елементами вважається велика кількість кисню, вісмуту і сірки (шви пористі і тендітні).

Вплив металів на технологію зварювання величезна. Від комплексних показників якості залежить експлуатація вироби — довгострокова і безпечна. Критерії оцінки стали придумали ще за Петра Першого, і до сих пір використовують в модернізованому вигляді. Перш ніж допустити сталь на зварювання, вона проходить безліч випробувань на вигин, крутіння, твердість, розтягнення. Перевірку проходять і властивості на видавлювання і осадку. Для того щоб зрозуміти, як буде реагувати сталь на ту чи іншу технологію зварювання і подальшу обробку, необхідно знати її структуру, щоб застосувати до неї найбільш підходящу.

Сварка високолегованих сталей

Схема особливостей зварювання високолегованих сталей.

Технологія включає в себе кілька процесів: визначення властивостей металу до розтріскування, корозії, зміна структури стали під час зварювання і охолодження готового шва. Процес зварювання такого металу повинен йти швидко. Більш ефективною є дугова, ніж газова. Електроди повинні бути обрані з вмістом аустенсітних сталей, завдяки яким шов буде більш технологічним.

Після закінчення зварювання виріб або шов потрібно охолодити. Але технологія ще не закінчена: шов вимагає певної обробки. Крім відбивання шлаку, потрібно видалити оксидний шар, якщо бажане виріб повинен володіти такими ж якостями, як і основний метал. Зробити це можна за допомогою термообробки і травлення швів. Більш ефективний другий варіант. Виріб або область шва занурюють в розчин з певними компонентами, і в результаті оксид повинен розчинитися. Шви шліфують, полірують і отримують поверхню, відповідну стандартам.

Лазерне зварювання металу

Схема лазерної пайки і зварювання.

Технологія зварювання у високоточному роботі, що не вимагає подальших обробок. Однак через вартість лазера ця технологія поки застосовується лише в відповідальних конструкціях. Вимоги до зовнішнього вигляду досить високі. Така технологія передбачає більшу точність стиків свариваемой конструкції і відповідну обробку країв. Спочатку металеві елементи піддають ретельному очищенню від окалини, іржі, ріжуть тріщини, прибирають оксидний шар. Можуть використовуватися токарні верстати для ідеальності крайок. Застосовуються розчини для знежирення, словом, метал для такої технології готується ретельно.

З’єднання зварювання тільки стикове. Нахлесточного до вуглецевої сталі не застосовують за особливою концентрированности електричної напруги при лазерної технології. В якості захисного газу застосовують гелій і аргон. Лазерної технології піддають як легкі, так і особливо міцні метали.

Схема гарячої зварювання.

А якщо виконується технологія гарячої зварювання? При такому обраному варіанті заготівлю вироби підлягають попередньому нагріванню. Потім застосовуються зварювання і подальше за цим повільне охолодження. Це звичайний спосіб обробки виробів, вже були у вжитку. Дефекти потрібно зрізати і створити навколо місця зварювання форму з піску, щоб уникнути витікання розплавленого металу.

Розігрів відбувається в печах або непрямої дугою, якщо виріб неможливо транспортувати. Переваги знаходяться на стороні дугового зварювання вугільними електродами. Охолодження має відбуватися повільно, не менше 3 діб. Для цього шов покривається шаром деревного вугілля і обкладається з усіх боків азбестовими листами. Струм може бути будь-яким — постійним або змінним.

Технологія зварювання чавуну

Методи зварювання будь-яких видів чавуну (сірі, білі або половинчасті) складні, так як це самий примхливий метал з усіх. Особливості його полягають в сильній плинності металу під дією дуги. Він утворює тріщини в технологічних швах через високій швидкості охолодження. Переважно технологія зварювання чавуну застосовується при ремонтних роботах або виправленні невідповідних виливків.

Як швів головну роль грає вибір електродів.

Основні способи зварювання чавуну.

Найменше зруйнують вуглецевий шар металу мідно-нікелеві. Однак і тут є свої умови: шов повинен бути дрібним, а глибина — маленькою. Підводний камінь у виборі таких електродів все ж є: сплави міді та нікелю володіють великою усадкою, що може привести до утворення гарячих тріщин.

Поширена технологія зварювання чавуну за допомогою сталевих шпильок, які попередньо вворачивают в важкі та громіздкі вироби. Їх обваривают разом з чавуном, низькими струмами, для того щоб зменшити прояви білого чавуну: він ще більш крихкий, при охолодженні.

Технологія зварювання алюмінію

Вибір її обмежений через властивостей самого металу. Хто має низьку температуру плавлення, він має високу плинністю при роботі. Міцність такого металу теж мала, тому що запобігають заходи повинні бути прийняті ще на етапі підготовки. Примхливі особливості можна запобігти за допомогою закритої дуги, високих концентрованих температур і застосування керамічного флюсу. Вони сприяють поліпшенню якості шва при будь-якому вигляді зварювання.

Схема аргоно-дугового зварювання алюмінію.

При роботі з плавкою алюмінію слід враховувати і склад навколишньої атмосфери: якщо вологість підвищена, то шви будуть пористими, а відповідно, неякісними. До того ж, якщо не дотримати певну «сухість» в роботі, металу загрожує корозія.

Технологія зварювання металів з алюмінієм шкідлива для робітників, які перебувають в зоні перевищення концентрації газів і деякої міри радіації. Тому неприпустима робота однієї людини: завжди повинен бути спостерігає з боку, готовий вдатися до надання термінової допомоги, якщо напарнику від парів стане погано.

Якщо доводиться працювати в умовах низьких атмосферних температур, то організатори зварювальних робіт повинні подбати про спорудах, що прикривають місця виробництва технологічних процесів. Оболонки або тепляки повинні створити всередині необхідну температуру, відповідну проведеної технології. Інакше якість зварювання зійде нанівець. При сильному переохолодженні металу шви будуть усіяні численними тріщинами, що, природно, не сприяє правильності. Повинно бути і забезпечення підігрівом в зв’язку використання технологій по гарячій зварюванні.

Ремонтні технології: нюанси

Класифікація зварювання металів.

Способи такої зварювання різні: дугова ручна, автоматична, шлаковая, механізована, киснева. Широту застосування такого роду технологій затребувана, перш за все, в машинобудуванні, будівництві та житлово-комунальному господарстві. Вибір певної технології залежить від пошкодження і його доступності. Попередньо метал готують і визначають його характеристику. Потім прибирають пошкодження: з тріщин знімається кромка, дірки вирізаються і зачищаються.

Технологія зварювання тріщин йде в два етапи: спочатку з лицьового боку, потім зі зворотним. Латки робляться внахлест, кутовими зварювання. Крім того, не можна забути про надання випуклої форми вваривать металу. Це потрібно, для того що усадка сталася без пошкоджень. Шви доводяться до гладкого стану шляхом їх шліфування.

Деталі непростої форми повинні варитися вручну. Повинно бути візуальне спостереження за процесом. У цьому випадку метал буде більш якісно використаний: виявиться менше шлаку. Але все залежить від майстерності зварника. Пошкодження товстостінних металів заварюються декільком технологіями: багатошаровими швами, двома дугами, «гіркою». Такі засоби хороші для вертикальних положень.

Технології зварювання бронзи і латуні

Схема автоматичного зварювання бронзи під флюсом.

Бронза — метал примхливий. У поєднанні з алюмінієвими наплавленнями зварюванні не піддається. Чисту, без домішок, можливо заварити за технологією, яка застосовується до міді — вольфрамовим електродом, з присадками з фосфористих елементів. Сварка повинна йти в короткий термін без допущення сильного нагрівання основної поверхні. Повинні застосовуватися стрімке охолодження і затвердіння. Підійдуть і вугільні електроди, але на висоті металевий з литим бронзовим стрижнем. Не можна допустити і сильного Іпотека металів, тому процес ведеться тільки в нижньому положенні. Шви, отримані в результаті зварювання, неміцні і складають лише 75% від всієї міцності вироби. Це говорить про те, що технологія зварювання бронзи застосовна в ремонтних або другорядних областях.

Латунь — це мідь і цинк, які при нагріванні взаємодіють. Технологія не найлегша, так як через випаровування цинку утворюється новий елемент — окис цинку, він, в свою чергу, сильно отруйний. Тому при дотриманні технології зварювання металів передбачається робота з витяжними пристроями або в респіраторі. Сам процес зварювання латуні з присадками, що зменшують випаровування цинку, йде добре, задовольняє вимоги і якість шва, відокремлюваний шлак видаляється швидко. Латунь схильна до багатьох видів зварювання, але через її плинності робота може виконуватися лише в нижньому положенні.

Технологія зварювання мартенситно-старіючих металів

Мікроструктура типових мартенситно-старіючих сталей.

Завдяки надійності розроблених технологій зміцнення сталей такі види металів можуть зварюватись будь-яким видом зварювання і з застосуванням різних електродів. Порівняно недавно до такої стали з успіхом застосовується лазерне зварювання, яка показує кращі результати стійкості до розтріскування або корозії.

Також широке застосування отримала точкова контактне зварювання при роботі зі старіючим металами. Вона хороша в промислових масштабах, а для штучних виробів підійдуть технології зварного вибуху або тертя. Але це вимагає певних умов в технічному обладнанні.

Для того щоб зварювання такими сталями була успішною, потрібно точне дотримання технологій, властивих саме їй: всі матеріали і супутні елементи повинні бути ідеально чистими, їх знежирюють і промивають. Якщо потрібна підгонка стиків, то робити це потрібно якісно, ​​інакше можливе виникнення гарячих тріщин. Їх ліквідація досить проблематична. Технологія передбачає перехід в процесі зварювання металів від однієї форми до іншої: це сприяє усуненню дефектів у вигляді тріщин.

Технології, що передбачають зварювання тугоплавких металів, включають в себе цирконій, ніобій, ванадій, тантал. А також хром, молібден, вольфрам.

Як засобу для чищення металів перед зварюванням використовують абразивний камінь.

Перед тим як приступити до зварювального процесу, необхідно підготувати поверхні, стики і торці виробів. Може застосовуватися абразивний камінь в якості засобу для чищення, але тільки в тому випадку, якщо конфігурація деталі нескладна і не має вигинів, опуклостей або вогнутостей. В іншому ж випадку застосовуються спеціальні електричні ножиці. Але так як від цього поверхню може піти тріщинами, то рекомендовано оброблення торців і крайок на фрезерних верстатах. Як очищення поверхні застосовуються травлення і вакуумний відпал.

У питанні вибору електродів може бути застосована дріт такого ж складу, що й основний метал. Режими зварювання можуть різнитися, від цього йдуть різний формування шва, його структура і механічна міцність самого виробу. Наприклад, збільшення струму призведе до збільшення пластичності металів, проте погано позначиться на формуванні шва.

Прогресивні технології, такі, як плазмова зварювання, вакуумна або лазерна, допоможуть впоратися з усіма видами стали, але зажадають великого професіоналізму в роботі. Вони використовуються в промислових масштабах: ракетобудування, застосування точних приладів вимірювання.

Технологія зварювання різнорідних металів

Таблиця для зварювання різнорідних металів.

Промисловість процвітає в створенні альтернативних виробів із застосуванням зварювання металів. Що це означає? На зміну важким і дорогим виробам приходять інші, вироблені із застосуванням технології сумісності різних структур. Таким чином, вони стають економічніше, легше, поліпшуються конструкційні якості.

Деякі технології зварювання ведуться із застосуванням будь-якого проміжного металу, в тому випадку, якщо властивості одного і іншого разом зійдуться ніяк. Тоді «прошарок» буде прекрасним бар’єром в запобіганні крихкості і виникненні корозії. Природно, такий метал повинен бути сумісний і з одним, і з іншим матеріалом.

Прекрасними способами в деяких випадках стануть пайка металів, технологія тиску і плавлення. Вони не можуть підходити до всіх без винятку матеріалів, проте покликані своєю взаємодією схопити поверхні конструкцій. В цьому випадку технологія виявиться нітрохи не гірше прямого зварювання однорідних металів.

Технологія зварювання свинцю

Технологія зварювання свинцю.

Свинець отримав велике застосування в атомній і хімічної промисловості завдяки власним властивостям. Їм обробляють внутрішні поверхні судин і колб для хімічних реагентів, так як його мале взаємодія з активними речовинами дозволяє транспортувати їх без побоювання витоку.

Підготовка до зварювання свинцю ведеться ретельно: краю металу зачищають до блиску, і ширина чистої поверхні повинна скласти не менше 3 см від кромки. В якості додаткової очистки застосовують протравлення розчином оцтової кислоти або промивання хлористим вуглецем, щоб виключити найменшу можливість проникнення бруду під зварювальний шов. Чистка відбувається або безпосередньо перед зварюванням, так як метал притягне до себе наліт дуже швидко, або два рази.

Свинцева зварювання може проходити і в вертикальних положеннях через легкість плавлення, і в горизонтальних через жидкотекучести металу. Також зварювання йде з застосуванням присадного дроту, яка закладається прямо встик.

Схема варіантів зварювання свинцю.

Типи застосовуваної до свинцю зварювання різні: газова, дугова, імпульсна і холодна. Залежать вони від товщини зварних металів. Кращі шви виходять при застосуванні флюсів, в два-три шовних проходу. Перший буде йти без присадного дроту, за рахунок того що краю вироби самі плавляться. Другий — з присадкою і збільшенням зварювальної ванни. Третій потрібен, якщо товщина свинцю перевищує 20 мм, значить, вважається трудомісткою.

Сварка свинцю здійснюється без підігріву і перерви. Якщо раптом випадково стався обрив електричної дуги, то потрібно по-новому зачистити місце приєднання і лише потім починати зварювання. Для того щоб зробити шов гладким, його допустимо прокувати.

Перелік вищевказаних технологій далеко не повний і не розкритий в плані конкретних цифр і вказівок марок сталей і електродів. Виробничі таблиці з певними величинами дані в навчальній літературі. Технологія металів і зварювання — поняття, невіддільні одна від одної, і тому без вивчення властивостей одного неможливий процес іншого. Щоб стати професіоналом в області зварювального справи, потрібно отримати знання і з металознавства, щоб знати реакцію популярних і рідкісних для зварювання металів на ту чи іншу технологію.

Ссылка на основную публикацию