Температура зварювання дугового, плазмового, в інертному газовому середовищі

Сьогодні немає жодної галузі промисловості або господарювання, в якій не застосовувалася б зварювання. Найстарішим, але до сих пір найбільш затребуваним залишається ручна дугова зварка, яка здійснюється за допомогою електрода, зробленого з металу. Температура зварювання такого типу може коливатися від 6000 до 12000 градусів. З її допомогою можна зварювати елементи в приміщенні і на відкритому повітрі, добиратися в важкодоступні місця.

Класифікація основних видів зварювання.

Механізм зварювання полягає в тому, що метал розігрівається під дією газу, тиску або струму до початку плавлення. Розплавлені кромки перемішуються з таким же електродом, а потім остигають і тверднуть, створюючи якісний (або неякісний) шов.

Але як вибрати температуру для конкретного випадку? Потрібно просто згадати шкільні знання. У старших класах на уроках хімії школярі дізнаються, що кожен метал має власну температуру плавлення. Міркуючи логічно, можна зробити висновок, що і температура для їх зварювання повинна бути різною. Це підтверджує практика. Алюміній жолобиться, якщо його зварювати при температурі, необхідної чавуну, а температура, необхідна для зварювання чавуну, абсолютно не підходить для сталевих конструкцій і елементів.

З цих причин перед зварювальними роботами потрібно спочатку вивчити особливості матеріалу, з яким доведеться контактувати, вибрати відповідний вид зварювання.

Температура і особливості дугового зварювання

Малюнок 1. Схема ручного дугового зварювання.

Електродугове зварювання — найпоширеніший процес, призначений для отримання цілісних деталей, нероз’ємних на рівні атомних зв’язків. Саме електродугове зварювання дозволяє досягти максимально високих температурних показників. Мінімальний нагрів становить не менше 6 тисяч градусів, але при необхідності за допомогою електричної дуги можна розігріти стик металу і електрода до 12 тисяч градусів.

Електрична дуга отримала свою назву через зовнішнього вигляду. При зварюванні в газовому середовищі утворюється електророзряд, який характеризується високою щільністю струму, температурою і газовим тиском. Нагрітий газ починає світитися і згинатися, утворюючи відому сварщикам дугу, яка горить між краєм зварюється і електродом. На рис.1 наочно показаний процес, який має місце при дугового зварювання.

Коли між деталлю і електродом виникає розпечена дуга, вони починають плавитися, утворюючи зварювальну ванну. Через дугу в цю ванну потрапляє розплавлений метал з електрода. Покриття, плавящееся одночасно з електродом, утворює шлак на поверхні гарячого металу і газове середовище навколо дуги. У міру того як зварювальник просуває дугу вперед, метал твердне, утворюючи зварювальний шов, покритий кіркою з шлаку. Після охолодження шва вона ліквідується.

Найчастіше електродугове зварювання застосовується для з’єднання дуже товстих деталей або елементів, виконаних з вуглецевих сталей, що мають високу тугоплавкость.

Сварка в газовому середовищі

Малюнок 2. Схема зварювання в інертному газі.

Найбільш відома назва такої зварювання — аргонно-дугова, або АДС. Однак це не точна назва, тому що для створення інертного газового середовища може використовуватися не тільки аргон, але і азот, гелій, різні газові суміші. Сварка в газовому середовищі проводиться за допомогою плавиться і використовується там, де потрібна температура, яка не перевищує 6 тисяч градусів.

Плавляться електроди виготовляють з вольфраму. Сварка з його застосуванням в інертному аргоновой або гелієвої середовищі дозволяє розігрівати метал за допомогою тепла. Воно виділяється, коли між розігрітим металом і плавиться загоряється електродуги. Інертний газ не просто оберігає стик від будь-якого окислення, але і повністю виганяє кисень з зварного шва, тому останній утворюється тільки з металевих розплавлених крайок.

Іноді, щоб ущільнити шов, використовують присадні дріт з матеріалу, ідентичного зварювального елементу, яку вручну підводять до місця зварювання. На рис.2 показаний механізм роботи з плавиться.

Вольфрам закріплюється у спеціальній пальнику з струмопровідних пристроєм, до неї за допомогою шлангів підводиться газ і провід, по якому тече струм. Струмінь інертного газу, що виділяється з сопки, одночасно захищає від окислення або попадання азоту і зварювальну ванну, і шов, і електрод, і дугу.

Перевага такої зварювання полягає в тому, що з її допомогою можна на атомному рівні з’єднувати велика кількість однорідних металів (наприклад, золото, бронзу, титан, будь-які магнієві сплави). Технологія також дозволяє зварювати різні метали, наприклад низьковуглецеву і нержавіючу сталь, мідь і бронзу і т.п.

плазмова зварювання

Схема плазмового зварювання відкритою і закритою плазмовим струменем.

Якщо потрібно отримати температуру понад 30 тисяч градусів, використовують плазмову зварку.

У цьому випадку на поверхню металу подається не інертний, а іонізований газ, який складається з незаряджених атомів і молекул, заряджених електронів та іонів.

Плазмова дуга від звичайної відрізняється за багатьма параметрами:

  1. Дуга має форму циліндра, а не конуса і значно менший діаметр.
  2. Плазмова дуга має значно вищу температуру.
  3. Її тиск на метал в 6-10 разів вище, ніж у звичайної дуги.
  4. Плазмовий процес може підтримуватися на токах 0,2-30 А.

Плазма є більш універсальним джерелом тепла, необхідного для нагрівання. Вона дозволяє проплавлять метал на велику глибину, одночасно забезпечуючи менший діаметр проплавления.

Ціліндрообразная форма дуги дозволяє працювати в максимально важкодоступних місцях або там, де коливається відстань між пальником і деталлю.

Процес плазмового зварювання полягає в тому, що в дугу примусово вдувають іонізований газ. За допомогою плазмотрона дуга стискається, збільшується її потужність, а температура може досягти 30 тисяч градусів.

Найпоширеніший вид плазмового зварювання — мікроплазмове. Такий метод дозволяє з’єднувати тонкостінні труби, фольгу тощо НЕ пропалюючи їх, але домагаючись глибокого з’єднання.

Інші види зварювання

Таблиця температур при зварюванні.

  1. Варити метал можна не тільки зовні, але і всередині зварювальної камери. Так. при дифузійної зварюванні у елементів, які потрібно з’єднати, зачищають кромки, а самі деталі поміщають в камеру з наперед заданим тиском. Кромки розігріваються до 600-700 ° C, деталі стискаються і зварюються. Такий метод ліг в основу з’єднання пропіленових виробів. При зварюванні поліпропілену зазвичай досить 260 ° C.
  2. При електрошлакового зварювання температури в зварювальної ванні можуть досягати 1700 ° C, тому вона не підходить для з’єднання деталей з тугоплавких металів. Механізм роботи полягає в тому, що струм підігріває і підтримує на одному рівні температуру в шлакової ванні, в якій розплавляються металеві кромки. Якщо температура у ванні нижче, ніж точка плавлення робочого металу, то процес стає неможливим.
  3. Електронно-променеве зварювання, при якій для нагрівання використовують пучок електронів, дозволяє отримувати температуру близько 6 тисяч градусів.
  4. У ультразвукової зварюванні температура залежить від самого металу. На його кінці впливають ультразвуковими хвилями, від мікроколивань кромки розжарюються і починають плавитися, а потім зварюються. Процес для різних металів відбувається при різних температурах. Так, для міді необхідно досягти 500 ° C, а для алюмінію досить 400 ° C.
  5. Холодне зварювання не потребує розігріві деталей, але не може проводитися при температурі навколишнього повітря нижче + 5 ° C. Це не зварювальний процес, а процес утворення клею з двох складових.
  6. Лазерне зварювання дозволяє отримати температуру в 25 тисяч градусів. Для з’єднання деталей на кромки направляють лазерний промінь і підносять спеціальну присадку. Метод дозволяє зварювати тугоплавкі метали.

Для отримання якісного шва мало знати температуру плавлення потрібного металу і температуру самої зварювання. Необхідно враховувати температуру навколишнього середовища і ретельно підготувати деталі, призначені для зварювання.

Ссылка на основную публикацию