Понятие о сварке металлов
Сваркой называют процесс соединения металлических деталей в одно неразъемное целое посредством нагрева свариваемых мест; температура нагрева металла в свариваемых местах должна обеспечивать доведение его до пластического (тестообразного) или жидкого состояния. Соединяемые сваркой куски металла могут входить или в непосредственное соприкосновение, или же их соединение осуществляют при помощи промежуточного металла, называемого в сварочной практике присадочным материалом.
В процессе сварки в месте свариваемых кромок или поверхностей образуется единая металлическая масса, прочность которой, определяемая взаимодействием между ионизированными атомами и электронным газом, может быть достигнута везде одинаковой.
Нагревание свариваемого металла до жидкого или тестообразного состояния имеет целью создание условий для возможности тесного и на достаточно большой плоскости сближения элементарных частиц свариваемого металла; в зависимости от формы, назначения и материала свариваемых изделий можно применять различные способы сварки, но все они сводятся к тому, чтобы создать эту близость элементарных частиц свариваемых металлов.
Самым старым способом сварки является кузнечный, относящийся к глубокой древности. В настоящее время его удельное значение весьма мало. Современные способы сварки, главнейшими из которых являются электрический и газовый, возникли в конце XIX в.
Современные способы сварки позволяют во многих случаях заменять ими клепку и литье. В России сварка получила весьма большое распространение; по применению сварочной техники наша страна заняла первое место в мире не только по объему сварочных работ, но и по совершенству технологических процессов. Сварка получила широкое применение на новостройках при изготовлении разного рода стальных конструкций, на машиностроительных заводах, в котло-, судо-, вагоно- и мостостроении.
Россия является родиной теории и практики сварки металлов. В 1802 г. В. В. Петровым была открыта и описана электрическая дуга; это было на 20 лет раньше, чем ее наблюдал английский физик Дэви. В. В. Петров описал ряд свойств электрической дуги и, в частности, ее способность мгновенно расплавлять металлическую проволоку. Опыты Петрова были использованы русским изобретателем Николаем Николаевичем Бенардосом, который в 1882 г. предложил применять электрическую дугу для сварки металлов, пользуясь при подводе тока угольным электродом. Способ Бенардоса был впервые применен в России на Орловско-Витебской, железной дороге при ремонте паровозов; он получил известность и распространение как в России, так и за границей.
В 1888 г. горный инженер Н. Г. Славянов заменил угольный электрод металлическим, что чрезвычайно расширило область применения сварки. Способ Н. Г. Славянова получил всемирную известность и распространение; на его имя были выданы патенты во многих странах; в 1893 г. на Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов был награжден золотой медалью. Н. Г. Славянову принадлежит разработка технологических процессов электросварки; сварка была применена им при самых разнообразных работах, перечень которых составляет более полутора тысяч. Славяновым написано много работ по вопросам электросварки; его работы в переводах имеют широкое распространение за границей. После смерти Славянова (1897 г.) его работы в условиях царской России не получили дальнейшего развития; только после Великой Октябрьской революции вопросам сварки было уделено должное внимание. В первой сталинской пятилетке сварку начали применять в России не только при ремонтных работах, но и при изготовлении новых машин и металлических изделий.
Развитие сварочного дела в России не ограничилось только организацией производства сварочных машин и оборудования; в России имеется ряд научно-исследовательских институтов сварки, а также специальные сварочные учебные заведения.
Применение сварки вместо клепки и литья во многих случаях дает экономию металла от 15 до 50%; кроме того, переход на сварочные работы во всех случаях сопровождается экономией во времени и рабочей силе.
Развитие стахановского движения среди рабочих-сварщиков привело к усовершенствованию технологического процесса сварки и сопровождалось повышением производительности труда.
Большим достижением нашей сварочной техники является также изобретение в 1927 г. лауреатом Сталинской премии инж. Д. А. Дульчевским способа дуговой сварки под слоем флюса и широкое внедрение автоматики в сварочные процессы. Скоростной метод автоматической электросварки под слоем флюса разработан под руководством акад. Е. О. Патона.
Газовая сварка металлов получила распространение с 20-х годов XX столетия; ее развитие связано с усовершенствованием промышленных способов получения ацетилена и кислорода. В то время, когда электросварка еще не была достаточно усовершенствована, газовая сварка являлась более распространенной, чем электросварка. С началом применения высококачественных электродов с толстой обмазкой газовая сварка в ряде случаев вытесняется электросваркой. Автоматизация процессов электросварки и метод электросварки под слоем флюса дали мощный толчок еще более широкому распространению электросварки. Однако в ремонтном деле газовая сварка еще сохраняет в некоторых случаях свои преимущества.
Способы сварки можно классифицировать по различным признакам: 1) по виду энергии, применяемой в процессе сварки; 2) по состоянию металла в свариваемом месте; 3) по характеру технологического процесса.
В зависимости от источника энергии сварка разделяется на химическую и электрическую; к первой относятся кузнечная, газовая и термитная сварка, ко второй — все виды электросварки.
В зависимости от степени нагрева свариваемый металл может быть или в пластическом (тестообразном) или в расплавленном жидком состоянии. В первом случае для осуществления процесса сварки необходимо приложить к свариваемому изделию усилие, под действием которого частицы свариваемого материала приходят в движение, в результате которого увеличивается площадь соприкосновения свариваемых кусков металла; такую сварку называют пластической. Во втором случае расплавленный металл свариваемых предметов и присадочный образуют общую ванну, после остывания которой сварка оказывается осуществленной без применения механического воздействия; такую сварку называют сваркой плавлением.
По характеру технологического процесса сварку можно подразделить на кузнечную, газовую, электрическую, термитную и газо-электрическую.
На фиг. 319 приведена схема классификации способов сварки, предложенная Комиссией технической терминологии; в эту схему, однако, внесено дополнение — к видам химико-механической сварки добавлена газопрессовая сварка.
Наиболее близкой к терминологии, принятой в практике сварочного дела, является классификация, составленная в зависимости от характера технологического процесса сварки.
Виды сварки
Сварка - высокопроизводительный, экономически выгодный технологический процесс стыковки металлов, применяемый практически во всех сферах жизнедеятельности. Сказать однозначно какая бывает сварка затруднительно поскольку на сегодняшний день насчитывается более 50 разных способов, каждому из которых характерны определенные особенности и отличия.
Классификация способов сваривания
С помощью сварки создают самые разные по сложности металлоконструкции посредством соединения однородных и разнородных металлических сплавов между собой, а также с некоторыми видами неметаллических материалов, например, графитом, керамикой, стеклом, пластмассой.
Сущность процесса сваривания состоит в том, что вследствие воздействия электрической дуги расплавляется электрод, образуя при этом сварочную ванну. Расплавленный металл электрода смешивается с основным материалом, при этом на поверхность всплывают шлаки, выступая в качестве защитной пленки. После затвердевания металла образуются сварные соединения.
Учитывая сколько видов сварки существует, очень важно правильно выбрать способ, поскольку от этого зависит не только аккуратность и качество сварного соединения, но также стоимость работы.
Все виды сварки разделяются на три больших класса: термический, термомеханический, механический. В каждый из классов входят разные типы сварки, проводимые с помощью разного оборудования и образующие надежные и прочные стыки.
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.
Термомеханический класс сварки
Это комбинированные виды сварки металла, выполняемые с применением повышенной температуры и механических усилий. Как правило применяется способ для соединения малогабаритных деталей, которые стыковать обычными классическими методами невозможно.
Рабочий процесс выполняется с помощью электродов-губок, в которых одновременно крепится две части изделия. Основные виды сварки термомеханического класса - кузнечная, контактная и диффузионная.
Кузнечная техника
Выполняется с помощью ручных инструментов. Металл вначале раскаляется, потом дна на другую нахлестываются детали и сверху молотком наносятся удары.
Чтобы достичь максимально качественных соединений предварительно необходимо тщательно очистить заготовки от налетов и образовавшихся на поверхности окислений.
Данный способ подходит не для всех металлов. Весомым недостатком считается низкая производительность. Поэтому кузнечное дело активно вытесняют другие более современные и технологичные типы сварок.
Контактная сварка
Процесс сваривания выполняется следующим образом. Нагрев поверхности достигается за счет прилегания к изделию поверхности иглы. Металл подготавливается методом механического осадочного воздействия или сдавливания. Потом через инструмент с необходимым диаметром подается электрический ток.
Благодаря химическому воздействию атомов металла даже самые мелкие элементы можно сваривать с максимальной надежностью и прочностью.
Виды сварок металла контактной техникой разделяют на стыковые, роликовые и точечные. Такие способы активно применяются в машиностроении и других промышленных направлениях.
Диффузионный способ
Применяется для материалов с плохими контактирующими свойствами. Основан метод на процессе диффузии атомов при повышенном уровне вакуума. Верхний слой свариваемой поверхности нагревается до аналогичной плавлению температуры. Посредством усиленного механического воздействия осуществляется контакт и стыковка, при этом 20 Мпа должна составлять минимальная мощность сжатия.
Процесс стыковки происходит в специальной камере. Помещаемые в нее детали длительное время выдерживаются под воздействием электрического тока.
Механический класс
Классификация способов сварки включает еще одну разновидность - механическую состыковку материалов, выполняемую путем физического воздействия на них. В данном случае нет необходимости применять температуру плавления. Нагревание происходит при переходе механической энергии в кинетическую и при достижении момента плавления изделия соединяются прочными швами.
Механические классы сварки подразумевают применение нескольких эффективных технологий.
Способ трения
В большинстве случаев сваривание трением используется для стержневых конструкций и труб с небольшим диаметром. Процесс автоматизированный и происходит в специальных установках в шпиндель которых фиксируются рабочие заготовки. Движущуюся деталь машина перемещает к неподвижной, в результате элементы нагреваются и происходит оплавление.
Техника позволяет варить состоящие из разных сплавов металлы, быстро выполняет нужные задачи и отличается экономичностью.
Холодная сварка
Механическая сварка холодным видом востребована при необходимости состыковать трубы, проволоки или шины. Соединяются заготовки вследствие деформирования пластических материалов при воздействии давления от 1 до 3 Гпа. При этом температура может быть даже минусовой.
Свариваемые поверхности нужно хорошо очистить от загрязнений и ржавчины. Поскольку происходит стыковка на межатомном уровне, то соответственно поверхности элементов должны быть безупречно обработанными и идеально ровными.
Сварка взрывом
Соединение деталей этим способом происходит посредством пластической синхронной их деформации. К надежно закрепленной мишени параллельно прикладывается подвижная часть изделия. Далее выполняется максимально контролируемый взрыв.
Методика подходит для соединения разнородных металлов. В качестве взрывных веществ используются смеси аммонита, гранулотола и гексогена.
Ультразвуковая методика
Перечисляя входящие в механическую группу виды сварок металла следует также уделить внимание УЗ-технологии. В данном случае задействованы источники энергии, которые на выходе образуют ультразвуковые колебания.
Актуален способ при создании точечных и шовных соединений под механическим воздействием. Вследствие сухого трения оксидные пленки разрушаются, далее осуществляется сваривание в процессе чистого трения.
Важным плюсом здесь является то, что отпадает необходимость предварительно очищать поверхности, а это обеспечивает экономию временных затрат. К недостаткам относят высокую стоимость оборудования, а также мизерный диапазон толщины соединяемых материалов.
Особенности выбора подходящего вида и техники сварки
Классификация видов сварки настолько широка, что довольно часто специалисты (особенно начинающие) задаются вопросом - какие виды сварки существуют, с помощью которых даже непрофессионал смог бы осуществлять сваривание и получать при этом стыки безупречного качества.
Если перечислить все виды сварок не составит особых затруднений, то однозначно ответить какой из них самый лучший невозможно. Дело в том, что каждый среди тех какие виды сварки есть отличается техникой исполнения и используемым оборудованием. Также рассматривать необходимо и то, какими достоинствами и недостатками обладают конкретные виды сварок и их применение имеет четкое ограничение.
Аргоновая сварка
Сущность методики состоит в применении неплавящихся электродов. Преимуществами являются:
- идеальная фиксация тонких элементов;
- возможность контролировать глубину прогрева металла;
- намного меньше брызги от искр если сравнивать другие виды сварок, какие бывают и активно применяются;
- ровный, равномерный, красивый внешне шов, что особенно важно в случаях, где большое значение отводится эстетическим показателям готового изделия.
- при ручном сваривании весьма низкая производительность;
- автоматическое соединение противопоказано для стыков с разной направленностью или слишком коротких;
- дорогостоящее оборудование.
Применяется сваривание аргоном при изготовлении металлоконструкций из алюминия, меди, титана, нержавеющей и легированной стали, сплавов цветных металлов.
Достаточно распространенная классификация сварки, обладающая рядом положительных особенностей:
- возможность соединять детали в любых пространственных положениях;
- универсальность применения в местах с ограниченным доступом;
- рабочий процесс доступен на переменном и постоянном токе;
- невысокая стоимость.
Продолжением преимуществ выступают также и минусы:
- швы не отличаются желаемым качеством, на них присутствуют непровары и бугорки;
- весьма низкий КПД из-за высокого количества отходов;
- не подходит для состыковки тонких заготовок;
- низкие показатели производительности.
Применяют дуговую технику для изготовления лестниц, навесов, ограждений, стыковки труб, монтажа магистральных трубопроводов. Высокими эстетическими свойствами шов не отличается, но если выбирать какие виды сварки существуют для создания изделий из толстого металла, то одним из лучших способов считается дуговой.
Газопламенная техника
Сопоставляя современные виды сварки, которые подойдут для сваривания изготавливаемых из труб узлов и соединений, а также для монтажа трубопроводов среднего и малого диаметров, то здесь стоит отдать предпочтение газовому способу.
- полная независимость от электропитания;
- удобность транспортировки оборудования из одного места в другое;
- отсутствие перегрева и прожогов металла;
- возможность создавать внутренние швы в трубах маленького диаметра.
Но есть у методики и некоторые недостатки. Это повышенные требования к профессионализму сварщика, достаточно большая площадь нагрева, низкие коэффициенты производительности.
Сваривание полуавтоматом
Технология аналогична дуговой, но здесь подача электрода происходит автоматически. В числе плюсов следует отметить:
- легкость и безопасность рабочего процесса;
- экономичность;
- отменная точность и хорошая производительность;
- ровность швов;
- возможность соединять детали от 2 до 30 мм толщиной.
Отрицательные моменты полуавтоматического способа:
- невозможность скорректировать стык во время рабочего процесса, поскольку увидеть его нельзя;
- если ток больше 200А, то расплавленный металл сильно разбрызгивается и необходимо удалять все окалины;
- применять полуавтомат можно только внутри помещений.
Что касается применения, то данная техника подходит для создания и монтажа металлических ограждений, лестниц, ворот, гаражей и других конструкций.
Чтобы выбрать наиболее подходящий для конкретных целей способ состыковки элементов необходимо знать какие бывают виды сварки, проводить аналогию каждого из них и только после тщательного анализа отдавать предпочтение конкретной технологии.
Интересное видео
Как правильно варить металл
В любом домохозяйстве постоянно требуется построить или починить какую-нибудь конструкцию из металла. Самым прочным соединением двух металлических деталей является сварка. Кузнечная сварка известна человечеству уже несколько тысячелетий, сварке же электрической дугой или газовой горелкой — немногим больше столетия.
Как правильно варить
И если ремесло (или даже искусство) кузнеца требовало многолетнего обучения и накопления опыта, то электродуговую сварку на начальном уровне при желании и наличии соответствующего оборудования вполне можно освоить за несколько дней.
Основы сварки
Чтобы научиться правильно варить, необходимо ориентировать в физических основах процесса сварки. Любой сварочный аппарат создает в небольшой рабочей зоне на стыке двух свариваемых деталей температуру выше температуры плавления свариваемого металла, так называемую сварочную ванну. В ней превратившаяся в жидкость часть металла обеих деталей смешивается друг с другом и с металлом расплавившегося электрода. После снижения температуры металл из сварочной ванны кристаллизуется, соединяя свариваемые детали в одно целое. Медленно перемещая сварочную ванну вслед за дугой вдоль стыка, сварщик получает шов. Высокой температуры в любительских сварочных аппаратах достигают двумя способами:
- электрической дугой;
- газовой горелкой.
Газовая горелка Как правильно паять электрической дугой
Электросварка безопаснее, поскольку нет риска взрыва газа, и проще в освоении для тех, кто только учится правильно варить.
Электрическую дугу создают при пропускании тока большой силы через воздушный зазор между свариваемыми деталями и электродом.
Как правильно варить
Чтобы понять, как правильно варить, к небольшому количеству теории следует добавить большое количество практики. Начинать учиться лучше со сваривания обрезков уголков, арматуры, металлических пластин. Только после того, как вы «почувствуете шов» своими руками, можно приступать к соединению более или менее ответственных конструкций.
Процесс дуговой сварки
Существует несколько видов аппаратов, для того чтобы научиться правильно варить, лучше всего начинать с инверторного. Он позволяет плавно регулировать и поддерживать стабильным рабочий ток, мало не зависит от уровня и стабильности напряжения в питающей электросети, не создает в этой сети бросков напряжения.
Технология сварочных работ
Сварочные работы происходят при высокой температуре. Электрическая дуга является источником тепла для нагревания и частичного расплавления рабочей зоны. Она возникает в воздушном зазоре между деталью и электродом, поддерживается все время операции и плавно перемещается вдоль линии шва.
Возникновение сварочной дуги Строение и свойства электрической дуги Классификация сварочной дуги
Размеры образующейся рабочей зоны расплавленного металла, или сварочной ванны, определяются
- выбранным режимом работы;
- скоростью движения электрода;
- свариваемыми материалами;
- толщиной деталей и конфигурацией кромок.
Средние размеры сварочной ванны:
Чтобы правильно варить, необходимо выбрать материал и толщину электрода в соответствии с толщиной свариваемых деталей. Электрод покрыт тонким слоем флюса, или обмазки. При нагреве этот флюс плавится и образует защитную газовую область над рабочей зоной, что противодействует попаданию в рабочую зону кислорода воздуха. По мере удаления электродуги и следом за ними — зоны сварочной ванны расплавленный металл кристаллизуется, образуя шов, который соединяет детали в единое целое. Поверх шва располагается тонкий слой остатков выгоревшего флюса, который требуется зачистить.
В конечном итоге, именно от выбранной технологии сварки и будет зависеть окончательная стоимость работ по сварке металлоконструкций.
Типы сварочных аппаратов
На рынке представлено большое количество моделей сварочных аппаратов разных типов.
Из всего их разнообразия:
- трансформаторы;
- выпрямители;
- инверторы;
- полуавтоматы;
- автоматы;
- плазменные;
В условиях домашней мастерской чаще всего применяют трансформаторы — из-за их дешевизны и инверторы из-за простоты и удобства в работе. Остальные требуют либо специальных условий для работы, достижимых только на производстве, либо специального обучения и длительного приобретения навыков.
Трансформаторные
Устройство таких аппаратов крайне простое — это мощный понижающий трансформатор, во вторичную обмотку которого и включают рабочую электрическую цепь.
Трансформаторный сварочный аппарат
- неприхотливость;
- живучесть;
- простота;
- дешевизна.
- очень большой вес и габариты;
- низкая стабильность дуги;
- работа переменным током;
- вызывает броски напряжения в питающей сети.
Такой аппарат требует от сварщика мастерства и большого опыта. Для обучения начинающего сварщика тому, как правильно варить, он подходит плохо.
Инверторы
Инверторный аппарат имеет гораздо более сложную конструкцию. Инверторный блок многократно преобразует входное сетевое напряжение, доводя его параметры до необходимых. За счет трансформации тока высокой частоты габариты и вес трансформатора получаются во много раз меньше.
- малый вес и габариты;
- стабилизированное напряжение и ток в цепи;
- дополнительные функции антиприлипания и горячего старта;
- возможность точной регулировки параметров тока и дуги;
- не вызывает бросков напряжения в питающей сети.
Есть у инвертора и недостатки:
- высокая цена;
- низкая морозостойкость.
Обучение тому, как правильно варить, лучше начать с инвертора. Стабильность параметров дуги и дополнительные функции, облегчающие старт и предотвращающие «залипание», позволят новичку сосредоточиться на шве и быстрее освоить технологию.
Что потребуется для работы начинающему сварщику
Для начала обучения придется подобрать соответствующее оборудование и экипировку.
Особое внимание следует уделять индивидуальным средствам защиты, поскольку сварочные работы — процесс вредный для зрения и органов дыхания.
Необходимо будет оборудовать рабочее место, если оно в мастерской — то помещение следует снабдить эффективной вытяжкой и достаточным освещением.
Если вы решили начать обучение на свежем воздухе- то обязательно на сухом основании и под навесом, который защитит вас и оборудование от дождя.
Рабочее место должно быть просторным, не захламленным, не стеснять движений сварщика.
Кабели нужно раскладывать таким образом, чтобы не наступать на них и не запнуться при перемещении вокруг заготовок.
В качестве заготовок для отработки навыков лучше выбрать обрезки проката и стальных листов. Начинать с ответственных конструкций не рекомендуется.
Инструменты и средства защиты
В обмундирование и средства индивидуальной защиты входят:
- маска сварщика со встроенным светофильтром для защиты глаз от яркого света и ультрафиолетового излучения дуги;
- спилковые перчатки — краги для защиты рук от брызг раскаленного металла;
- плотная одежда из негорючей ткани;
- шапочка под маску;
- прочная обувь.
- респиратор для защиты органов дыхания от образующихся газов и пыли, особенно при работе с цветными металлами.
Из инструментов, материалов и оборудования понадобятся:
- Угловая шлифмашина (болгарка) для нарезки заготовок и зачистки швов;
- Набор ручного слесарного инструмента — молотки, зубила, пассатижи и пр.;
- Металлическая щетка для зачистки заготовок;
- Струбцины и зажимы для соединения заготовок;
- Электроды.
Ну, и наконец, инвертор с входящими в комплект кабелями и держателем.
Какие электроды выбирать
Для того чтобы начать учиться варить правильно, необходимо подобрать сварочные материалы в соответствии со свариваемыми материалами и их толщиной. В качестве учебного задания лучше выбрать обычные низкоуглеродистые конструкционные стали. Для них подойдут широко распространенные электроды с обмазкой.
Электроды для сварочных аппаратов
Учатся обычно на электродах диаметром 3 мм, 1,6 и 2 мм применяют для работы с тонкостенными конструкциями, а 4-6 мм — для сваривания толстостенных заготовок.
Чаще всего в домашних условиях используют электроды диаметром 3 миллиметра (тройка). Более тонкие подходят для сваривания тонкостенных деталей, а номера четыре и пять — для толстых элементов.
Мощность аппарата должна соответствовать диаметру электрода (или его номеру). В руководстве пользователя (и на корпусе прибора) есть таблица определения рабочего тока в зависимости от номера.
Рекомендации как правильно сварить металл
Чтобы правильно варить металл, недостаточно просто научиться делать швы. Сварщик обязательно должен быть еще и материаловедом — знать многое о свойствах свариваемых материалов, их взаимодействии друг с другом и с высокими температурами.
Технология включает в себя много операций до начала и по окончании собственно выполнения шва.
До начала главной операции свариваемые детали необходимо тщательно очистить от механических загрязнений, старой краски, ржавчины и обязательно обезжирить. Требуется также правильно расположить их друг относительно друга и зафиксировать в этом положении.
При соединении тонкостенных конструкций или просто протяженных швов детали прихватывают друг к другу в нескольких равноотстоящих друг от друга точек, чтобы избежать термических деформаций.
Будущий сварщик заранее должен знать и предвидеть:
- потенциальные проблемы;
- разновидности дефектов
и продумать, как их избежать.
Начинают с трех простейших видов соединений
- Встык. Кромки соединяемых деталей находятся в одной плоскости с небольшим зазором между ними, и этот зазор заполняется шовным материалом.
- Внахлест. Детали располагаются с некоторым перекрытием кромок.
- Тавровый. Одна пластина торцом приваривается в середине другой, обычно под прямым углом.
Три основных виды соединения
В целом можно сказать, что работа сварщика наполовину состоит из собственно сварки, а наполовину — из планирования и подготовки. Научиться варить правильно — это значит научиться планировать и готовиться.
Советы как научиться варить электросваркой самостоятельно
Сварить несложную конструкцию из металла реально за несколько часов, при условии, что вы уже освоили технологию, спланировали операции технологического процесса и подготовили все необходимое.
Чтобы научиться варить правильно, следует иметь в виду следующее:
- Следует подготовиться и узнать необходимую информацию о тех материалах, которые вы собрались варить.
- Подобрать для них соответствующий рабочий режим и сварочные материалы.
- Изучить технику исполнения конкретного запланированного вами шва.
Мало что может заменить обучение в профессиональной школе сварщиков и практику под руководством опытного наставника. Но если это по каким-либо причинам недоступно, то правильные движения, положение рук и тела при работе можно неплохо изучить и по обучающим видео от авторитетных мастеров сварного дела.
Корпус атомного реактора вам варить, конечно, не доверят, но раму для ворот или лесенки вы волне сможете осилить. Начав с простых швов и научившись варить их правильно, можно переходить и к более сложным, постепенно накапливая опыт и оттачивая свое мастерство.
О каких дефектах стоит знать, чтобы сделать правильный сварочный шов
Знания о сварных дефектах очень важны для того, чтобы вы их вовремя распознали и не начали эксплуатировать сварную конструкцию с ненадежным соединением.
Если шов проварен правильно, выглядит он равномерным и аккуратным, с равной толщиной и высотой по всей длине.
Различают следующие основные дефекты:
- Непровар. Недостаточное заполнение шовным материалом, и прочность его снижена. Причиной служит недостаточное напряжение в цепи или избыточная скорость ведения электрода.
- Подрез. Продольная канавка. Возникает по причине избыточной длины дуги. Для устранения дефекта следует правильно выбрать силу тока- немного ее повысить.
- Прожоги. Образование сквозных отверстий в материале. Вызывается превышением необходимого для данной толщины материала тока, а также слишком медленным ведением электрода. Необходимо также проверить, не превышен ли зазор между кромками заготовок.
- Пористость. Возникает по причине сквозняка в рабочей зоне, сдувающего облако защитных газов.
Непровар Подрез
Встречаются и другие сварные дефекты, такие, как продольные и поперечные трещины
Предосторожности, перед тем как варить сваркой электродами
Варить правильно — это значит варить безопасно. Меры предосторожности при сварке электродами позволят сохранить здоровье и работоспособность сварщика:
- Перед началом работы необходимо осмотреть аппарат, держатель и кабели на предмет отсутствия механических повреждений и нарушения изоляции.
- Работу следует вести при положительной температуре и при влажности до 80%;
- Обязательно использование индивидуальных защитных средств.
- Следует применять спецодежду с противопожарной пропиткой.
- Радом с рабочим местом следует иметь огнетушитель, пригодный для тушения электроустановок под напряжением.
Тщательное и неуклонное соблюдение правил сварки металла электродом не потребует много времени и помогут сохранить материальные ценности и здоровье людей.
Нюансы для начинающих в сварке
Есть несколько нюансов, которые могут пригодиться любому желающему научиться варить правильно:
- Не забывать о заземлении и о важности регулярной проверки качества контакта зажима и заготовки.
- Регулярно проверять изоляцию кабеля.
- Сила тока выбирается сразу после подключения массы.
- Перед поджигом дуги следует установить электрод под углом примерно 60 градусов к плоскости детали, а расстояние между его концом и деталью — около 0,5 см.
Положения электрода при сварке
Осваивая все более сложные виды швов и конфигурации соединений, домашний мастер сможет научиться варить правильно и снабдит свое домохозяйство всеми необходимыми в нем сварными конструкциями.
Виды сварки металлов
На сегодняшний день применяются различные виды стыковки металлов, основные различия и характеристики подразделяются на техническую, физическую, а также технологические разновидности. Технологический процесс соединения подразумевает взаимодействия материалов на межатомном уровне путем воздействия температур. Несъемные крепления используются для множества материалов, основные из них металлические детали, также свариваются стекло, пластмасса и керамика. Процесс происходит основными способами ручной, полуавтоматической или автоматической, в зависимости от характеристик механизмов.
Понятие процесса сварки
Энергия подводится к электроду, материалу для сварки, путем усиления через инвертор. Определение сварки начинается с того, что воздействие электрической дуги приводит к расплавлению металла электрода, что приводит к образованию сварочной ванны. При процессе образования ванны происходит смешивание с основным материалом, шлаки всплывают на поверхность и служат как защитная пленка. Затвердевание металла после процессов называется процессом сварки.
Для определения, что такое сварка, важно знать, что существует два вида электродов – неплавящиеся и плавящиеся. Неплавящийся электрод подразумевает использование присадочной проволоки, которая вводится в сварочную ванну отдельно. Второй вариант плавит непосредственно прут электрода. Защита от окисления в процессе стыковки производится газами, подводящийся при горении головки. Существуют переменные и постоянные агрегаты, при работах с агрегатами постоянного тока происходит более качественный, равномерный шов.
Физические признаки сварки
Взаимодействие металлов или других материалов происходит путем межатомного воздействия элементов. При обычных температурных показателях материалы не взаимодействуют друг с другом вне зависимости от условий, из-за твердой структуры металлов. Загрязнение поверхностей при соединении в виде образований жира или окисей оказывает значительное влияние при процессе связки металлов.
Под действием сдавливания возможно физическое соединение на поверхности или пластическая деформация. Атомно — металлические связи происходит путем взаимодействий электронных соединений при сварке металлов, а также стыковка ковалентных металлов. Определение типа и вида сварки происходит по нескольким параметрам взаимопроникновения, например сдавливание, распайка и термомеханическое воздействие.
Расплав металла сваркой
Расплавление материала происходит без воздействия внешних механических сил, обеспечивается необходимая температура сварочными дужками, газовым пламенем, другим источникам энергии. Виды сварочных работ под давлением подразумевают деформацию металла, что придает текучесть жидким соединениям. Процесс стыковки материалов происходит за счет наплыва свежих слоев материала друг на друга.
Технологичность главное свойство сварных работ
Существует множество разновидностей способов, видов сварочных работ. Классификация имеет прямую зависимость от типа материала и оборудования. Распространенные виды сварочных работ:
- электрошлаковые;
- дуговые;
- плазменное и электронно-лучевое;
- световые, газовые;
- ультразвуковые;
- холодные, печные, контактные виды.
Плазменная сварка Электрошлаковая сварка
Важность технологических свойств
Бесперебойность процесса и его механизацию обеспечивают технологические свойства. Металлический компонент в сварочном шве остается защищенным в случае соблюдения требований и технологий. Виды сварки подразделяются на:
- вакуумные;
- воздушные;
- защитно — газовые;
- по флюсные;
- пенные;
- под флюсные виды.
Степень расплавленной среды материала подразделяется на атмосферную и струйную разновидность. Расплавленное вещество на дужке сварного шва характеризует струйную технологию. Характер заменимости способствует возможной замене газа на более или менее активный. Существует совокупность активных или инертных соединений газов. Степень механизации подразделяется на ручную, механизированную и полностью автоматический процесс.
Классификация способов сварки
Основными способами создания сварочных швов выделяются три основные виды сварки. Плавление элементов без прилагаемого усилия или давления применяется к оборудованию, способному работать электрической дугой или газовым пламенем. Расплавленные металлы соединяются в сварочной ванне, образуя защитный слой поверх деталей для предотвращения окислов и взаимодействия с кислородом.
Термомеханическим видом соединения подразумевается применение давления и тепловой энергии. Подогрев заготовок элементов осуществляется за счет тепловой энергии, механическое усилие придает нужное соединение пластичному металлу. Классификация сварки имеет третий вид, при котором производится давление на части материалов. В результате действий, материал сжижается, становится текучим, что дает возможность соединить материалы в труднодоступных местах. Загрязнённый слой отводится на поверхность текучей жидкости, в результате чего появляется обновлённый слой, чистый шов.
Термический класс сварки
Данный класс сварочных работ выполняется путем плавления кромок частей материалов. В начале процесса образуется сварочная ванна, после отвода которой производится шов. Классификация видов сварки термическим способом разделяется на основные подкатегории:
- газовая;
- электронно-лучевая;
- плазменная;
- лазерная;
- термитная;
- электрически дуговая стыковка.
Наиболее распространенным считается последний вариант т.к. не требует специализированного инструмента, приспособлений.
Электродуговая стыковка деталей пользуется наибольшей популярностью при проведении работ. Электрическая дуга между электродами производится мощным разрядом, одним из элементов производится процесс сварки.
Схема дуговой сварки
Работа производится после обработки, заготовки материала, состоит из основных этапов.
- Производится соприкосновение электрода с металлом, что вызывает короткое замыкание, после этого, инструмент отводится на расстояние не более 5 мм. Короткое замыкание служит для достижения электродом требуемой температуры, путем интенсивной эмиссии электронов в конструкции катода. После достижения стабильной, устойчивой дуги, производятся работы.
- Устойчивый дуговой заряд производится путем ускорения электронов в электрическом поле, происходит ионизация газового соединения анода с катодом. Температура электрической дуги, как источника тепла достигает до 6000⁰. Сварочный ток при напряжении дуги до 50 В, использования покрытого специальным составов, достигает до 3 кПа.
Предназначение данного вида сварки с использованием покрытых электродов состоит в легировании состава шва, защиты расплава от окружающих воздействий путем газового и шлакового способа.
Электродуговой способ, при котором осуществляется процесс в газовой защитной среде. Подразделяются газообразные вещества на инертные и активные виды.
Методики сварки существуют МИГ и МАГ разновидностей, основное предназначение состоит в использовании универсальных материалов, различаются механическими параметрами.
Перед использованием оборудования необходимо проверить все составляющие, зачистить обрабатываемый металл от окраски и ржавчины.
Устройство аппарата для газовой сварки
Комплект газосварочного оборудования состоит из:
- кислородный рукав номинальным давлением 0,64 МПа, используется для подачи ацетилена;
- подача кислорода производится через рукав третьей категории давлением до 2 МПА;
- два редуктора для регулировки давления;
- баллоны объемом от 40 л;
- горелка с регулировочным винтом.
Давление подачи ацетилена производится регулировкой редуктора на баллоне, специальный манометр указывает на точный параметр. Давление горючей смеси должно составлять около 0,2 МПа, кислород регулируется идентичным способом до уровня 0,5 МПа. Регулировка газовой горелки происходит путем открытия подачи ацетилена до тех пор, пока огонь не стабилизируется у основания, кислородом устанавливается мощность пламени.
Основные составляющие пламени это ядро, зона восстановления и факел. Горелка располагается под определенным градусом к основному металлу, расстояние между ядром и материалом составляет 1,5 мм. Поступательными движениями разогревается металл до температуры плавления, после изменяется градус подачи горелки, подается присадочная проволока.
Лучевая сварка
Высокое качества шва достигается путем работы в вакууме. Процесс представляет собой передачу мощного пучка энергии к заготовке. Электроны взаимодействуют со составляющими веществами материала, что приводит к быстрому разогреву, достижению необходимой температуры плавления. Используются данная категория сварочных работ при работе с микроэлементами, т.к. луч можно регулировать до размеров микрона в диаметре.
Установка для лучевой сварки Схема электролучевой сварки
Термитная сварка
Сварка происходит с использованием специального материала – термит, состоящего из соединений магния или алюминия, железной окалины. Порошкообразная смесь применятся к подготовленным в жаропрочном виде материала металлам, предварительно разжигая запалом либо электрической дугой. Результатом становится прочное соединение, основное предназначение данного вида работ состоит в стыковке труб, рельсов, наплавки массивных изделий.
Электрошлаковая сварка
Относительно новый способ произведения сварочных работ разработан в институте им. Патона. Подготовленные детали обволакиваются шлаком, который нагрет до температур, превышающих плавление проволоки и металла. Электрошлаковая сварка позволяет заполнять большие разрывы в один проход, процесс не отличается от дугового вида стыковки металлов. Высокое качества шва достигается за счет образования защитной ванны, которая выдвигает нестабильные соединения металлов на поверхность.
Схема процесса электрошлаковой сварки
Процесс электрошлакового вида сварки происходит следующим образом:
- кромки вертикально расположенных деталей наклоняются на 20-25⁰ по отношению к размеченной части;
- устанавливается необходимый зазор для помещения порошка;
- дуга, разжигаемая между нижней пластиной и электродом, расположенным сверху расплавляет флюс;
- шлаковая ванна возникает путем плавления флюса, медных ползунов, после чего шунтируемая дуга потухает;
- происходит переход из дугового вида в шлаковую, ванная которой нагревается до 1700⁰;
- кромки металла расплавляются шлаком в сварочной ванне, после удаления электрода происходит остывание и кристаллизация металла.
Данным способом возможно работать со сложными швами, крупногабаритными деталями. Повышенное качество, отсутствие трещинообразования, позволяют стыковать шлаковой сваркой ответственные детали.
Газовые примеси и пузыри удаляются без затруднений из зоны сварки, этому способствует вертикальное расположение конструкции.
Комбинированный способ предлагает воздействие не только повышенной температурой на металл, но и механические усилия. В большинстве случаев, используется при стыковке малогабаритных частей, которые обычным способом качественно связать не представляется возможности. Процесс происходит в электродах — губках, в которых закрепляется две части деталей. Основными видами сварки называются контактная, диффузионная и кузнечные способы.
Кузнечная сварка
Качественное соединение кузнечным способом работ достигается при условиях очищенных от налетов, окислов прилагаемых поверхностей. Работа ручным инструментом осуществляется по нагретому металлу, детали нахлестываются и производятся удары молотком по поверхности.
Способы кузнечной сварки Кузнечная сварка
Кузнечный вид сварки применяется далеко не ко всем материалам, имеет малую производительность, требует достаточного опыта от кузнеца.
Современные виды работ вытеснили кузнечное дело ввиду малой надежности стыкованных деталей.
Нагрев при сварке сопротивлением достигается прилеганием поверхности иглы к изделию. Электрический ток проходит через инструмент нужного диаметра, предварительно необходимо подготовить металл путем сдавливания или осадочного механического воздействия. Химическое воздействие атомов металла дает возможность сварить мелкие детали, легко поддается автоматизации и высокопроизводительна.
Различается на три основные способа, точечную, роликовую и стыковую разновидность. Широко применяется в промышленности и машиностроении, в труднодоступных местах и соединениях.
Диффузионная сварка
Основой способ является использования диффузии атомов при высоком уровне вакуума. Поверхностные слои металла нагреваются в силу высокой диффузионной способности атомов до температур, приближенной к плавлению. Контакт и надежная стыковка происходит механическим воздействием высокой силы, минимальная мощность сжатия составляет 20 МПа.
Применяется данный вид при плохо контактирующих материалах.
Процесс начинается с помещения деталей в специальную камеру, крепление и передачи усилия. Материалы выдерживаются определенной время, под воздействием электрического тока.
Механический класс сварки
Виды и способы механической сварки используют физическое воздействие на стыкуемые материалы. Основные способы имеют преимущества при отсутствии возможности до температуры плавления. Переход энергии из механической в кинетическую позволяют нагреть стыкуемые изделия до порога плавления.
Сварка трением
Основные детали, к которым применяется сварка трением, являются трубы небольшого диаметра, стержневые конструкции. Автоматизированный процесс позволяет производить различные виды сварочных работ в специальных машинах, в шпиндель которых крепятся заготовки. Машина работает посредством перемещения одной из деталей к неподвижной части. Частота вращения доводится до 1500 об/мин, в результате чего происходит нагрев деталей и оплавление.
После выключения муфты вращения, машина выполняет осадку изделий. Экономичность, быстрое выполнение поставленных задач, делают вид работ трением преимущественнее дуговой, а также имеется возможность варить металлы из разных сплавов.
Заготовки стыкуются путем холодной сварки путем деформирования пластических свойств материалов. Температура при операции может достигать минусовой, поверхности должны быть зачищены от окислов и ржавчины. Соединение происходит на межатомном уровне, поэтому элементы должны быть идеально ровными и обработанными.
Применяется холодный вид при стыковке шин, проволоки или труб. Давление варьируется от 1 до 3 ГПа, данный способ требует подготовленного к высоким нагрузкам оборудования.
Соединение деталей при сварке взрывом происходит путем синхронной пластической деформации деталей. Подвижная часть детали прикладывается параллельно к устойчиво закрепленной мишени, после чего производится контролируемый взрыв. Основное применение данный способ получил ввиду возможности стыковки разнородных металлов. Взрывные вещества применяются из состава гранулотола, аммонита, гексогена.
Ультразвуковая сварка
Стыковка деталей происходит с применением источников энергии, выдающим на выходе ультразвуковые колебания. Применяется при шовной, точечной, контурного вида сварки механическим воздействием. Сухое трение способствует разрушению оксидных пленок, после заменяется на чистое трение, при котором происходит процесс сварки. Основными преимуществами данного способа является отсутствие предварительной очистки поверхностей, что значительно экономит время. При сварке пластмассовых деталей не допускается перегрев прилагаемых зон, т.к. контролируется температурный диапазон определенного участка. Отсутствуют вредные пары, газы при процессе, нагрев происходит за доли секунды.
Недостатками при ультразвуковом виде можно выделить дорогостоящее оборудование, малый диапазон толщины материалов. Необходимо четко определить толщину свариваемых видов материалов, при размерах вне допуска, возможно применение акустической линзы, что дает возможность сфокусировать энергию на определенном участке детали.
Читайте также: