Общие сведения о сварке

Классификация различных видов сварки

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения каких-либо твердых материалов путем их местного плавления или пластического деформирования, в результате чего образуются прочные связи между ато­мами свариваемых материалов.

Сварка металлов подразделяется на различные виды по физическим, техническим и технологическим признакам.

Классификация сварки металлов по физическим признакам

Классификация по физическим признакам осуществ­ляется в зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения. В результате сва­рочные процессы подразделяются на три класса:

— термический;

— термомеханический;

— механический.

К термическому классу относятся такие разновиднос­ти сварки, которые осуществляются плавлением с использованием тепловой энергии: дуговая, электронно-лучевая, электрошлаковая, плазменная, ионно-лучевая, световая, сварка тлеющим разрядом, индукционная, термитная, газовая и литейная.

К термомеханическому классу сварки относятся такие ее виды, которые производятся как с использованием тепловой энер­гии, так и с использованием давления. Сюда относятся: контактная сварка, индукционно-прессовая, диффузионная, газопрессовая, термокомпрессионная, дугопрессовая, шлакопрессовая, печная и термитно-прессовая.

К механическому классу сварки относятся разновид­ности, осуществляемые с использованием механической энергии и давления: холодная, ультразвуковая, взрывом, трением и магнитно-импульсная.

Классификация сварки металлов по техническим признакам

К техническим признакам относят следующее:

— способ защиты металла в зоне сварки;

— степень непрерывности процесса сварки;

— степень механизации процесса.

С точки зрения способа защиты металла различают свар­ку в воздухе, вакууме, различных защитных газах, под флюсом, по флюсу, в пене, с комбинированной защитой.

По непрерывности процесса сварки различают непре­рывные и прерывистые виды; по степени механизации различают ручные, механизированные, автоматизирован­ные и автоматические виды сварки.

Краткая характеристика основных видов сварки

Дуговая сварка является наиболее распространенным и универсальным видом сварки. Относится к сварке плав­лением.

Плавление основного и присадочного металла произ­водится электрической дугой, горящей между электро­дом и металлом, который сваривают. Расплавленный ос­новной и присадочный металл (электрод или сварочная проволока) образуют так называемую сварочную ванну; в результате кристаллизации металла сварочной ванны об­разуется сварной шов.

Для защиты сварного шва от окисления применяют электроды с толстым покрытием с обмазкой, выделяю­щей при горении дуги жидкие шлаки и восстановитель­ные газы (например, СО₂; водород).

Сварку угольными электродами с зависимой (рис. 2, б) или независимой (рис. 2, в) дугой с присадочными прут­ками применяют ограниченно, преимущественно для сва­ривания тонкостенных изделий из цветных металлов. Более широко применяют угольные электроды для дуговой резки (особенно для резки шлифованных сталей).

Рисунок 2 - Дуговая ручная сварка

Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса

Этот вид сварки применяется при больших масштабах производства для соединения деталей прямыми и круго­выми швами (рис.3). Электродом служит полая свароч­ная проволока 1.

Производительность данного процесса в 5—10 раз выше, чем при ручной дуговой сварке. Качество сварных швов также высокое.

Рисунок 3 - Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса

 

Сварка в защитных газах

Сварка осуществляется плавящимися (рис. 4, а) или неплавящимися (вольфрамовыми) электродами (рис. 4, б) в струе инертных газов.

 

Рисунок 4 - Сварка в защитных газах

 

Данный способ применяют при сваривании деталей из высоколегированных сталей, титановых, никелевых, алюминиевых и магниевых сплавов. При сварке углеродис­тых сталей используется более дешевый углекислый газ.

Электрошлаковая сварка

В данном виде сварки плавление основного и приса­дочного металлов осуществляется теплом, которое выде­ляется при прохождении электрического тока через рас­плавленный шлак в течение установившегося процесса сварки.

Электрошлаковая сварка классифицируется по виду электрода, наличию колебаний электрода, количеству электродов и некоторым другим признакам. Применяется для соединения массивных заготовок (корпусные детали крупных машин, резервуары высоко­го давления и т. п.).

Газовая сварка

Данный вид сварки основан на плавлении основного и присадочного металлов высокотемпературным газово-кислородным пламенем. В качестве горючего для сгора­ния в кислороде применяют самые разные газы: водо­род, ацетилен, пропан-бутановую смесь, пары бензина, пары керосина, городской газ, природный, светильный, коксовый, нефтяной и другие газы.

Ацетиленокислородная сварка (рис.5) осуществляется в пламе­ни инжекционной горелки. Присадочным металлом служит проволока или прутки из метал­ла, близкого по составу к метал­лу свариваемых деталей. Качество соединений при ацетиленокислородной сварке ниже, чем при электродуговой сварке.

Рисунок 5 - Ацетилено­кислородная сварка

 

Контактная сварка

Сварка встык сопротивлением применяется, как правило, для соединения деталей с небольши­ми сечениями. Торцы деталей сжимают гидравлическим прес­сом, затем включают электричес­кий ток. Металл на стыке при этом доводится до пластическо­го состояния.

Другая разновидность контак­тной сварки — сварка оплавлени­ем. При этом способе стык снача­ла сжимают небольшим усилием, затем включают ток. В результате на стыке образуется большое число микродуг, расплав­ляющих металл (рис. 6, б). После оплавления стык сжима­ется гидравлическим прессом (рис. 6, в). Сварку оплавле­нием применяют для соединения деталей больших сече­ний, кроме того — деталей из разнородных материалов.

Еще один вид контактной сварки — точечная сварка, подразделяемая на одноточечную, двухточечную и мно­готочечную.

Контактная сварка может выполняться различными видами электрического тока — постоянным, переменным, пульсирующим.

Рисунок 6 - Стыковая сварка

 

Понятие о свариваемости металлов

Свариваемостью в сварочном производстве называется способность однородных и разнородных металлов (а так­же их сплавов) образовывать сварное соединение, кото­рое сможет работать при заданных нагрузках, среде, тем­пературе и других условиях.

При сварке плавлением свариваются только металлы, имеющие хорошую взаимную растворимость. Хорошо свариваются все однородные металлы, то есть сталь со сталью, чугун с чугуном, медь с медью и т. п. Медь и свинец не обладают взаимной растворимостью и в рас­плавленном (жидком) состоянии образуют неперемешивающиеся слои, поэтому сварить медь и свинец практи­чески невозможно. Трудно сваривается железо со свин­цом, алюминий- с висмутом, железо с магнием и т. д. По­этому в таких случаях для обеспечения свариваемости разнородных металлов обычно используют третий металл, обладающий хорошей взаимной растворимостью с обо­ими свариваемыми металлами.

Кроме свойств основного металла, свариваемость зави­сит от вида и режима сварки, состава присадочного ме­талла и флюса, от вида защитного газа. Так, например, сваривать углеродистую сталь в среде азота нельзя, пото­му что произойдет насыщение металла шва азотом, а в результате — старение металла. Сварка меди в азоте, на­оборот, происходит благоприятно, поскольку расплавлен­ная медь практически нейтральна к азоту.

Для определения свариваемости металлов и их спла­вов на практике используется более 150 способов.

Литература:1осн. [3-18], 2осн. [7-21], 1-3 доп.

Контрольные вопросы

1. Какой процесс называется сваркой?

2. По каким физическим признакам классифицируются сва­рочные процессы?

3. Приведите несколько примеров различных видов сварки.

4. Что понимают под свариваемостью металлов?