Автоматическая и полуавтоматическая сварка с использованием флюса или газа
Автоматическая и полуавтоматическая сварка с применением флюса или газа — это уже более продвинутый способ соединения металлов. Здесь часть работ механизирована, например, подача электрода в сварочную зону. Это значит, что сварщик подает стержень не с помощью рук, а с помощью специального механизма.
Автоматическая сварка подразумевает механизированную подачу и дальнейшее движение электрода, а полуавтоматическая подразумевает только механизированную подачу. Дальнейшее движение электрода сварщик осуществляет вручную.
Здесь защита сварочной ванны от кислорода просто обязательна, поэтому используется газ (по аналогии с дуговой сваркой с применением газов) или специальный флюс. Флюс может быть жидким, пастообразным или кристаллическим. С помощью флюса можно значительно улучшить качество шва.
Соединения, применяемые при сварке конструкций
Самыми распространенными считаются следующие виды швов:
- Стыковые, отличающиеся устойчивостью к статическим и динамическим нагрузкам. При формировании соединений можно использовать практически все технологии сварки.
- Угловые, выполняющие связующие функции. Соединения не способны передавать рабочие нагрузки. Для формирования швов используют любые способы сварки.
- Нахлесточные, применяемые для соединения листовых элементов. От стыковых отличаются меньшей прочностью.
- Тавровые, используемые при работе с пространственными конструкциями.
Менее распространенными считаются прорезные, торцевые и иные соединения.
Стыковые сварочные соединения.
Рекомендуем ознакомиться
Существующие виды сварных соединений
Термомеханический класс
Третий класс с точки зрения физики: здесь используются оба вида воздействия на поверхности: тепло и давление. Представляем виды и способы сварки термомеханическим способом:
Диффузионная. Поверхности сдавливают, затем нагревают в высоком вакууме, добиваясь взаимной диффузии атомов. Эффективен, когда металлы для сварки плохо совмещаются друг с другом или материалы разные по своей природе, например, металл с керамикой. Способ недешевый, применяется в основном в аэрокосмической сфере, других высокотехнологических отраслях.
Разновидности сварки давлением.
Все следующие пункты – виды контактной сварки
- Контактная электрическая. Здесь все просто: перед тем, как надавить, нужно хорошенько разогреть. Поверхности разогревают током в местах соединения, затем сдавливают или осаживают. Отличный высокопроизводительный способ, хорошо поддается автоматизации. Широко применяется в строительстве, машиностроении.
- Шовная контактная – разновидность контактной сварки: шов формируется электродами внахлестку.
- Точечная контактная. Между двумя электродами размещают поверхности. Ток включается после плотного сжимания, в результате чего образуется сварная точка с диаметром, равным диаметру поверхности электрода. Чрезвычайно интересна разновидность – рельефная сварка. Контакт электродов проводят по определенным заранее выступам – рельефам, которые в итоге деформируются, поверхность выравнивается.
- Точечная конденсаторная – «сварка с запасенной энергией в конденсаторах». Отличается малым потреблением мощности, применяется в работе с мелкими деталями и при использовании оптических приборов – часовых механизмов, авиационных приборов и т.д.
Для термомеханического класса характерно комбинирование применения повышенных температур и механических изделий.
Кузнечная сварка
Сварка ковкой, ручная ковка – это одни из самых старинных способов сварки. Металл разогревается до необходимой температуры и дальнейшее его соединение происходит под действие кузнечного молота, либо гидравлическим прессом.
Контактная сварка
При контактной сварке применяется электрический ток, который соединяет металлы. Данный метод предусматривает формирование электрической дуги, которая расплавляет металл. Регулирование мощности тока позволяет обрабатывать более толстые металлы.
Точечная сварка
Самый распространённый вид – это точечная контактная сварка, так как данный метод может применяться и в домашних условиях. Детали зажимаются в электродах или специальных клещах, затем между электродами пускают ток, происходит разогрев металла, электроды сжимают сильнее и происходит «проковка», металл кристаллизуется под давлением.
Рельефная сварка
На металлических заготовка имеются специально подготовленные выпуклости – рельефы, и сварочные поверхности контактируют только в зонах данных рельефов, происходит пластическая деформация этих самых рельефов во всем остальном принцип метода тот же – через детали пропускают ток под усилием сжатия металлов.
Диффузионная сварка
Основа метода – физический процесс диффузии. Как известно, металлы, плотно прижатые друг к другу могут сливаться на молекулярном уровне.
Сварка происходит к защитной среде – вакууме, либо специальных защитных газах. Детали обрабатывают от шероховатостей, промывают ацетоном для обезжиривания, далее происходит нагрев металлов и их сжатие.
При нагреве высокочастотными токами, металл помещается в магнитное поле, в процессе этого в металле индуцируется электродвижущая сила, которая вызывает в нем ток, происходит поверхностный эффект (ток распределяется неравномерно, у поверхности он больше, благодаря этому металл греется быстрее) и эффект близости (энергия более усиленно концентрируется у поверхности за счет распространения влияния собственного переменного магнитного поля и поля других источников).
Механический класс сварки
Эти виды сварки выполняют за счет энергии трения, взрыва, давления, ультразвука. При их воздействии выделяется тепло, достаточное для плавления материала.
Трением
Технология входит в список перспективных разработок. Одну из соединяемых заготовок крепят неподвижно, другая, прижатая к ней, вращается. Подробная классификация сварки трением включает следующие подвиды:
- С перемешиванием выполняется на оборудовании, оснащенном инструментом вращения с двумя элементами ― основанием (бурт) и наконечником (пин). Соединение создается методом выдавливания с последующим перемешиванием.
- Радиальной стыкуют трубы, помещая вращающееся кольцо между торцами.
- Штифтовой заделывают небольшие сквозные повреждения. На месте дырки просверливают круглое отверстие, в которое вставляют вращающийся штифт из такого же металла что и основной.
- Линейная выполняется без вращения. Заготовки трут одна о другую пока не начнут плавиться стыкуемые поверхности, затем повышают усилие сдавливания.
- При инерционном виде сварки заготовки двигают за счет энергии предварительно раскрученного маховика.
Метод сварки трением с перемешиванием
Холодная
В основу технологии заложен принцип сжатия деталей пуансонами с усилием 1 — 3 ГПа. Точечную сварку проводят стержнями, шовную роликами. Пуансон вдавливают в заготовку до образования пластической деформации, что способствует появлению межатомных связей и созданию соединения между деталями. Сварку выполняют простым сжатием или со сдвигом деталей после сдавливания. Прочность соединения зависит от качества подготовки места стыка, степени сжатия, характера воздействия (вибрационное либо статичное).
Разновидности холодной сварки металлов
При соединении встык величину деформации ограничивают размером выступающих из зажимов частей заготовок. Чтобы предотвратить коробление листов при соединении внахлест, их закрепляют прижимами. После пластической деформации металл становится тверже, поэтому прочность шва выше, чем у заготовок.
Холодный вид соединения применяют для работы с алюминием, медью, цинком, серебром и другими металлами с низкой температурой плавления.
Взрывом
Для сварки этим способом над стационарной заготовкой под углом 3 — 10⁰ или параллельно с зазором 2 — 10 мм устанавливают подвижную (метаемую) деталь. На верхнюю пластину помещают равномерный слой взрывчатки с детонатором. Чтобы предотвратить боковой разлет металла, площадь подвижной заготовки делают больше чем у нижней.
После подрыва подвижная деталь под действием ударной волны с большой скоростью ударяется о нижнюю пластину. В месте соприкосновения образуется давление, значительно превышающее прочность металлов, при котором материал начинает течь как жидкость. В результате поверхности одновременно деформируются, создавая соединение. Длительность процесса не превышает миллионных долей секунды, поэтому диффузия происходит только в поверхностных слоях.
Несмотря на то, что до сих пор не разработана детальная методика этого вида, сварка взрывом получила широкое применение в промышленности для стыковки разнородных материалов. Таким способом получают биметаллические соединения, детали и заготовки больших размеров, наносят плакирующие слои толщиной до 45 мм.
Ультразвуковая
Такой вид сварки проводится преобразователем ультразвуковых волн в механические колебания в сочетании с небольшим давлением. При воздействии на поверхность сначала за счет сухого трения разрушается оксидная пленка, затем плавится материал. Поэтому нет необходимости в тщательной подготовке стыка. Для повышения прочности шва детали предварительно подогревают.
Помимо металлов, в том числе тугоплавких, этим видом соединяют пластик, кожу, ткани. Также доступно сваривание стекла и керамики с металлом, фольги толщиной 0,001 мм. При необходимости детали можно сваривать с металлической или пластмассовой прослойкой между ними.
В сварочном деле постоянно что-то меняется, улучшается, дорабатывается. Поэтому для повышения мастерства полезно знакомиться с новинками и тестировать на практике. Какие-то из них пригодятся профессиональным сварщикам, другие для домашних работ.
Термический класс
Сварочные работы этого класса выполняются посредством плавления кромок свариваемых друг с другом элементов. Сперва в месте стыковки возникает сварочная ванна и после ее отвода выполняется шовное соединение.
Виды термической сварки разделяются на несколько подклассов: газовая, термитная, электронно-лучевая, лазерная, плазменная, электрическая дуговая стыковка материалов.
Последняя разновидность считается самой распространенной. Она не требует применения специальных приспособлений и инструментария.
Дуговая сварка
Принцип электродугового метода основан на воздействии тепловой энергии, образуемой электрической дугой. Прежде чем приступать к свариванию необходимо тщательно очистить стыкуемые кромки от пыли, следов масла, ржавчины и других загрязнений.
Дуговой технологический процесс считается наиболее простой и универсальной методикой. Она востребована при необходимости создать небольшие швы, а также при проведении монтажных работ, в том числе и в труднодоступных местах.
Существуют следующие виды сварки дуговым способом:
- ручная;
- электродная;
- в среде защитного газа;
- автоматическая под флюсом.
Для создания швов применяют плавящиеся и неплавящиеся электроды, переменный и постоянный ток. Для каждого металла технология подбирается индивидуально.
Газовая сварка
Это электродуговой способ, подразумевающий сваривание в защитной газовой активной или инертной среде. Различают две разновидности сварки: МИГ и МАГ, отличающиеся механическими характеристиками используемых материалов.
Свариванию материалов в газовой среде характерны следующие преимущества:
- отменное качество сварных соединений;
- возможность стыковки в разных пространственных положениях;
- легкость процесса за счет автоматизации и возможность наблюдать за образованием стыка.
В числе минусов отмечают необходимость использовать защитные меры, противостоящие тепловой и световой радиации дуги, а также вероятность нарушения газовой защиты в случаях сдувания струи.
Лучевой способ
Сварочный процесс происходит в вакууме, благодаря чему можно достичь безупречного качества соединительного шва. К заготовке передается мощный поток энергии, электроды вступают в реакцию с компонентами материала ускоряя процесс разогрева до температуры плавления.
Используются лучевые виды сварок в работе с микроэлементами, потому что здесь без осложнений можно отрегулировать луч до размеров микрона в диаметре.
Термитный способ
Уже из названия можно понять, что процесс сваривания осуществляется с применением термита – специального порошкообразного материала, основными составляющими которого являются соединения алюминия или магния, железной окалины.
Методика образует прочные швы и пользуется популярностью для стыковки рельсов, труб и для наплавки массивных деталей.
Электрошлаковая техника
В осуществлении сварочных работ относительно новый метод. Свариваемые элементы обволакиваются шлаком, предварительно разогретым до температуры, превышающей плавление проволоки и самого материала.
С помощью технологии в один проход можно заполнять большие разрывы. Образующаяся защитная ванна обеспечивает безупречное качество шва путем выдвигания на поверхность самых нестандартных металлических соединений.
Электрошлаковая методика подходит для выполнения самых сложных швов и создания крупногабаритных высокоточных деталей благодаря отсутствию трещин и пустот в соединениях.
Прочие методы соединения металлов
Помимо традиционных способов сварки в современной промышленности применяются методы, позволяющие соединить уникальные металлы. Зачастую такие металлы обладают ярко выраженными химическими или тугоплавкими свойствами, отчего привычные способы сварки не подходят для их соединения. Конечно, такие металлы не используются в домашней сварке, но они широко применяются для создания ответственных деталей на крупном производстве.
Мы расскажем про виды сварки плавлением, когда суть сварки заключается в подаче большого количества тепла на маленький участок сварки. К таким методам относится лазерная сварка и плазменная сварка. Лазерная сварка металлов выполняется с помощью автоматического и полуавтоматического оборудования. Такой процесс сварки может быть полностью роботизирован и не требует присутствия человека. Здесь деталь нагревается, а затем и плавится под воздействием тепла, исходящего от лазерного луча и направленного в определенную точку.
Тепло концентрируется строго в одной точке, позволяя сваривать очень мелкие детали размером менее одного миллиметра. Также с помощью призмы лазер можно расщепить и направиться в разные стороны, чтобы сварить несколько деталей сразу.
Плазменная сварка металлов выполняется с применением ионизированного газа, называемого плазмой. Газ струёй подается в сварочную зону, образовывая плазму. Она работает в связке с вольфрамовым электродом и газ нагревается за счет электрической дуги.
Сам ионизированный газ обладает свойством проводника тока, поэтому в случае плазменной сварки именно плазма является ключевым элементом в рабочем процессе. Также плазма активно защищает сварочную ванну от негативного влияния кислорода. Такой метод сварки используется при работе с металлами, толщиной до 9 миллиметров.
Механический класс
Все виды, о которых говорилось выше, относятся к первому термическому классу. Главным героем в нем выступает тепловая энергия с плавлением. Следующий класс – механический. Главные «механические» слова в данном контексте – давление и пластическая деформация.
В нем также есть стройная классификация сварки:
- Холодная сварка (ковка)
- Сварка трением
- Ультразвуковая
- Взрывом
Иногда механические методы объединяют под названием «сварка давлением», здесь есть логика, но речь идет об одном и том же.
Одна из перспективных механических технологий – сварка трением. Тепло в ней тоже присутствует, но образуется оно от силы трения. Поверхности, которые нужно сварить, вращаются, с силой сжимаются. Технология сварки трением особенно эффективна при работе с деталями круглого сечения – сверл, резцов, разверток.
Таблица видов сварки.
Виды сварки трением:
- Сварка трением с перемешиванием.
- Радиальная сварка трением.
- Штифтовая сварка трением.
- Линейная.
- Инерционная.
Рассмотрим эти типы сварки подробнее:
- Сварка трением с перемешиванием – довольно новый способ, в нем необходимо специальное оборудование для сварки трением – инструмент для вращения с двумя элементами – основанием (буртом) и наконечником (пином). Шов формируется с помощью двух процессов выдавливания и перемешивания.
- Радиальная сварка трением применяется в работах с трубами: в ней вращается кольцо между стыками, которое создает трение.
- Штифтовая сварка трением: просверливается отверстие, вводится штифт из того же металла, что детали. Штифт вращается, выделяет тепло, формирует соединение в виде металлических нитей. Великолепная технология сварки трением, когда «нужно заделать дырку».
- Линейный способ. Здесь вращения нет. Детали просто трут друг об друга до выделения тепла, повышения пластичности, затем увеличивают давление, вплоть до необратимого соединения. При этом способе образуется идеальная ровная поверхность, ни в каких других методах такой нет.
- Инерционная сварка. Движение поверхностей происходит за счет массивного вращающегося маховика, который разгоняется специальным двигателем.
Механический класс подразумевает применение давления и механического воздействия, энергии.
Сварка трением (фрикционная)
Этот способ отличается от остальных – основа его метода состоит в получении повышенных температур при помощи трения металлических заготовок. Одна из деталей вращается, затем заготовки прижимаются друг к другу с постепенным усилением прижима.
Сварка трением
Холодная сварка
Холодная сварка выполняется на пластической деформации, которая разрушает окисную пленку на поверхностях и сближает металлические элементы до образования связи между ними без применения повышенных температур. Этот метод применим к тем металлам, которые обладают хорошими пластическими свойствами: алюминий, серебро, холосто, цинк, никель и тд.
Сварка взрывом
Этот метод не сильно распространен из-за отсутствия точности технологического процесса. Подвижную деталь располагают под углом к основной детали, параллельно, при помощи контролируемого детали соединяются путем совместной пластической деформации.
Ультразвуковая сварка
Соединение и скрепление деталей происходит за счет их сдавливания между собой и воздействия ультразвуковых колебаний. Этот метод применим для точечной и контурной сварки. Ультразвук нагревает изделия и активирует диффузию, затем образуются молекулярные связи и в конце шов кристаллизуется, таким образом возникает прочное соединение.
Последовательность выполнения сварки
Расскажем более подробно как правильно выполнить шов
Для этого важно вести работы поэтапно:
1 этап: Ознакомление с технической документацией на сварку.
2 этап: Подготовка рабочего места, оборудования и материалов (о том, какие именно выбрать материалы для сварки, можете ознакомиться на нашем сайте mrmetall.ru).
3 этап: Осуществление самих сварочных работ.
4 этап: Неразрушающий контроль получившегося шва.
Выбор способа зависит от множества условий и различных факторов. Основные из них: толщина элементов, длина выполненного шва, тип используемой сварки и шва, ответственность заваренной конструкции и т.д.
Принципы классификаций, обзор
Классификация способов дуговой сварки.
Классификация видов сварки проводится по самым разным критериям, они аккуратно укладываются в смысловые рамки. Какие критерии самые важные? Пройдемся по некоторым, для начала лучше увидеть общую картинку.
Сколько видов сварки существует на сегодняшний день? Можно назвать цифру 150 со словом «около». Можно 250. Но цифры называть не советуем. Пока вы читаете эту статью, число видов может измениться – технологии на месте не стоят. А вот какая бывает сварка по материалам, физическим процессам, популярности, способам управления – говорить нужно, это как раз те самые принципы классификации, которые нам нужно понимать.
Пример простой понятной классификации по источнику энергии в сварке:
- электрический ток;
- электрическая дуга;
- трение;
- газовое пламя;
- лазерное излучение;
- электронный луч;
- ультразвук.
Еще один пример списка по типу сварочных швов. Их много, целые гроздья разных видов:
- стыковые, угловые швы – по соединению краев;
- по форме, длине – швы горизонтальные, вертикальные, кольцевые, прямолинейные, прерывистые, сплошные, длинные, короткие, средние;
- по виду используемого материала – швы для стали, цветных металлов, биметаллов, полиэтилена и др.;
- по объему наплавливаемого металла – усиленные, ослабленные, нормальные швы;
- по форме – продольные, поперечные швы;
- по количеству наложения слоев – сплошные, прерывистые, прихваточные, многослойные.
«Швейный» список можно продолжить, но нам важно понять общие принципы, поэтому заканчиваем с лирикой, двигаемся к главным способам
Плазменная
Плавит и соединяет кромки струя плазмы, которая генерируется в плазмотроне или между поверхностью заготовок и электродом. Метод отличается большой глубиной обработки деталей и высокой точностью сваривания. Она востребована для соединения как мелких и тонкостенных элементов электротехнических конструкций, так и крупных блоков для тяжелой промышленности. Плазма эффективно воздействует на все без исключения виды металлов.
Помимо рассмотренных к термическим видам сварки относится:
- лазерная;
- контактная стыковая с оплавлением;
- электролучевая;
- с закладными нагревателями.
Полуавтоматы
Данный вид сварочного оборудования позволяет не только существенно уменьшить временные затраты при выполнении различных сварочных операций, но и добиться более качественного провара. Шов получается сплошным – так как постоянно менять электроды не нужно. Полуавтоматическая техника предназначена для сварки в газовой среде (газ может быть как инертным, так и активным). Название «полуавтомат» подразумевает то, что сплошная электродная проволока подается автоматически к электрической дуге. Полуавтоматический «комплект» включает в себя источник тока (трансформатор/выпрямитель/инвертор), блок подачи проволоки, газовый баллон, электрические кабели, газовые шланги и горелку. То, какой газ применяется, зависит от вида металла, с которым работают. В качестве активного газа может выступать азот, кислород либо углекислый газ, в качестве инертного – гелий либо аргон. Чаще используются их смеси. Из баллона к горелке газ подходит по несущим патрубкам, а из горелки подается непосредственно к электродуге. Преимущество сварки «с газом» в том, что он дополнительно защищает сварную ванну от негативного действия газового состава воздуха окружающей среды, а также стабилизирует саму электрическую дугу и придает определенные химические свойства сварному шву.
Через горелку автоматическим образом непрерывно подается проволока, заменяющая в данном случае штучный электрод. Подбирая соответствующим образом сочетание смесей газов и различных видов электродной проволоки можно изменять в нужном направлении свойства сварной ванны. Очень хороши полуавтоматы, источник тока которых позволяет варить не только обыкновенной стальной проволокой, но специальной порошковой (или самозащитной). Ее отличительная особенность в том, что внутри внешней стальной оболочки имеется сердечник, состоящий из разного по химсоставу флюса. Когда такая порошковая проволока загорается, то образуется облако газа, которое выполняет роль газа, подающегося из баллона при сварке простой проволокой. Эффект тот же самый – сварная ванна защищается от окисления воздухом, активные компоненты сердечника придают металлу нужные свойства, электрическая дуга горит намного стабильнее. Только вот газового баллона, шлангов и горелки уже не требуется.
При необходимости можно приобрести и универсальную полуавтоматическую модификацию, которая рассчитана как на работу с применением газов, так и проволоки самозащитного типа. Механизмы, отвечающие за подачу проволоки, бывают как интегрированными в корпус агрегата, так и отдельными. Каждой разновидностью может оказаться удобнее варить в различных условиях. Такие подающие системы по количеству роликов производятся как двух-, так и четырехроликовые. Различными по форме и способу установки могут быть и сами ролики – это зависит от того, какая разновидность проволоки «загружается» в подающий блок: порошковая, медная, алюминиевая, стальная и др. Проволока подбирается по типу и диаметру с зависимости от вида и толщины свариваемого металла.
Настройка и регулирование внешних параметров может осуществляться как в автономном режиме (в частности – с использованием электронных систем), так и ручным способом, когда за процессами следит сам оператор. Сварочники MIG-MAG (работающие с применением активного/инертного газа) отличаются очень высокой производительностью и обеспечивают отличное качество шва при работе с любыми видами металлов и их сплавами (в том числе – с разнородными), а также с тонкостенными заготовками и деталями толщиной свыше двадцати миллиметров. Из недостатков полуавтоматов можно выделить большие потери на угар и разбрызгивание металла сварной ванны.
Сварочное оборудование — что это такое, виды, особенности
Сварка металлов применяется во многих отраслях промышленности, строительстве и даже в решении мелких бытовых вопросов. Чтобы сделать ровный шов, необходимо обладать навыками и оборудованием.
Сварочное оборудование – это все то, что необходимо сварщику для работы. Это и особые сварные устройства, и защитные элементы, и расходные материалы. Применяя все это, можно соединить большую часть металлов на молекулярном уровне. Конечное изделие получается прочным, и будет служить долго.
От типа сварного аппарата зависит технология сварки, которой должен владеть работник. Выбор способа сварки зависит от поставленной задачи.
