Технологии сварки плавлением

18.11.2021 Автор: VT-METALL

Из этого материала вы узнаете:

• Плюсы и минусы сварки плавлением
• 7 видов сварки плавлением
• 2 типа электродов для сварки плавлением
• Технология сварки плавлением
• Стандарты и требования к сварке плавлением
• Оценка готового изделия
• 6 распространенных ошибок при сварке плавлением

Сварка плавлением получила широкое распространение благодаря простоте выполнения и высокой степени надежности. Этим способом пользуются как при изготовлении бытовых приборов, так и при создании космической техники. Технология настолько доступна, что ее используют и в домашних условиях.

Существует несколько способов сварки плавлением, выбор зависит от поставленной задачи. Подробнее о том, из каких этапов состоит эта технология и как контролируется качество выполнения, читайте в нашем материале.

Плюсы и минусы сварки плавлением

Что собой представляет сварка металлов плавлением? Это процесс соединения составных частей конструкции, при котором происходит расплавление не сжатых между собой сопряженных поверхностей. Мощностные характеристики используемого источника энергии должны обеспечивать процесс плавления присадочного материала и кромок деталей.

Разжечь дугу высокой температуры можно при последовательном выполнении трех действий. Сначала необходимо прикоснуться к заготовке электродом, в результате чего произойдет короткое замыкание, приводящее к нагреву его кончика. После этого следует слегка отвести электрод от детали, при этом устойчивость дуги не должна снижаться. Такое расстояние определяется опытным путем. Разогревание электродного кончика необходимо для устойчивости электронной экзоэмиссии, что также способствует поддержанию стабильной электрической дуги.

В момент плавления электрода его присадочный материал переносится в сварную ванну, благодаря чему и происходит соединение деталей. На некоторых моделях сварочного оборудования, используемых для сваривания деталей с помощью несгораемых электродов, разжигание дуги осуществляется бесконтактным способом. Достичь розжига позволяет специальное устройство, называемое осциллятором.

Одновременно с металлом происходит плавление и различных загрязнений, что приводит к образованию шлака на поверхности ванны. Температура верхнего слоя сварного соединения выше расплавленного металла, что приводит к изменениям механических характеристик и структуры шва после его остывания. Достоинствами технологии электрической сварки плавлением являются возможность соединения металлов с разнородными структурами и универсальность.

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.

Технология сварки плавлением

При любой технологии сварки плавлением процесс соединения деталей должен состоять из следующих этапов:

1. Подготовительные работы. Производится зачистка кромок заготовок от коррозии и жировых остатков, после этого кромки срезаются с учетом толщины детали.
2. Устанавливаются и фиксируются детали в необходимом положении.
3. Разжигается дуга (можно использовать любой способ). Иногда производится нагревание заготовок при помощи другого способа.
4. Формируется сварной шов, после остывания которого соединение необходимо зачищать от шлаковых включений.

Дуговая сварка с использованием защитного газа

Способ дуговой сварки разных металлов с использованием защитного газа выполняется с помощью плавящихся и неплавящихся электродов. Технология сварки такая же, как и при классической ручной дуговой сварке. Но здесь для дополнительной защиты сварочной ванны в зону сварки подается специальный защитный газ, поставляемый в баллонах.

Дело в том, что сварочная ванна легко подвержена негативному влиянию кислорода и под его воздействием шов может окислиться и получиться некачественным. Газ как раз и помогает избежать этих проблем. При его подаче в сварочную зону образуется плотное газовое облако, не дающее кислороду проникнуть в сварочную ванну.

Стандарты и требования к сварке плавлением

Для регулирования процессов сварки металлов плавлением разработаны следующие документы:

• ГОСТ 30242-97 (описание и способы устранения дефектов);
• ГОСТ Р 55143-2012 (параметры сварки);
• ГОСТ Р ИСО 5817-2009 (требования к качеству шва);
• ГОСТ 11969-79 (основные термины и обозначения).

Требования, предъявляемые к сварочным швам, зависят от предназначения конструкции. Но в любом случае прочность и твердость соединения должны быть примерно такими, как у цельных изделий.

Приварим намертво, недорого, звоните

Прихватка конструкций перед сваркой.
Основные способы сварки – частое, но неверное определение классификации в данном контексте. Правильнее будет «самые популярные».

Перед вами тройка заслуженных призеров:

1. Ручная дуговая – золото.
2. Газовая – серебро.
3. Полуавтоматическая – бронза.

Каждый призер относится к разным сварочным семействам, по идее их лучше описывать на своих законных местах вместе с близкими «родственниками». Но мы поступим неправильно – представим сварочных чемпионов в начале обзора.

Ручная дуговая сварка РД

Народная любимица №1, самый распространенный вид в быту и в промышленности. Три главных слова в РД – простота, дешевизна, транспортабельность. Физика процесса заключается в плавке специального покрытого электрода, который оставляет за собой след в виде варочного шва. Электроды применяются разные, в зависимости от металла. Дуга – это расстояние между электродом и поверхностью металла, который играет роль второго электрода.

По сути дуга представляет собой сильнейший разряд в газовом пространстве (воздухе). При РД плавятся три предмета: края двух соединяемых поверхностей с электродом. Чем лучше смешиваются продукты тройной плавки (для этого электрод двигают влево и вправо), тем качественнее шов.

Сварка РД имеет серьезные преимущества перед другими видами:

• способу РД легко научиться;
• варить можно в любых положениях в пространстве;
• варить можно самые разные металлы, в продаже есть электроды на любой вкус;
• доступное транспортабельное оборудование

Газовая сварка

Народная чемпионка №2, заслуженная серебряная медаль. Вот когда сварщики возят с собой газовые баллоны: им нужна смесь кислорода с каким-нибудь горючим газом – ацетиленом, пропаном или бутаном. Физика процесса – тоже плавление, но тепло подается не электродом, а газовой горелкой. Металл поверхностей плавится факелом горелки, процесс происходит плавно и довольно медленно. Чем толще слой металла, тем медленнее он плавится.
В чем газовая сварка лучше других способов:

• отлично варятся цветные металлы;
• оборудование проще, чем электрических методов;
• возможность контролировать смесь и пламя;
• не нужен мощный источник энергии, метод автономен.

Без минусов не обойтись, «газовые» недостатки следующие:

• очень медленный нагрев поверхностей;
• низкая концентрация тепла из-за рассеивания;
• высокая стоимость электричества.

По стоимости электричества дуговые способы могут поспорить с газовыми: при РД электричество тоже тратится нещадно. Но в итоге газовый метод из-за своей «тихоходности» обходится значительно дороже.

Важно! Там, где есть пара слов «горючий газ», обязательно присутствует вторая пара «техника безопасности». Правила по безопасности хорошо регламентированы, но выполнение требований несет дополнительные затраты денег и времени

Кстати, газовой сварке больше 100 лет – вот она, нержавеющая классика, аплодисменты.

Полуавтоматическая сварка

Классификация сварочной дуги.

Бронзовый чемпион, замыкает популярную тройку, но по своим перспективам легко обойдет первых призеров. По сути это вид знакомого нам дугового вида, прогрессивная эволюция РД. Отличается большим количеством технологических нюансов, вариантов, инструкций. Нам достаточно знать то, что «автоматическая часть» метода – это подача сварочной проволоки.

Ручная часть – сам процесс сварки с контролем подачи проволоки. Варить можно с газом (углекислым газом для новичков, аргоном для профессионалов), можно без газа, с подачей прямого тока. Вариант без газа любят в гаражах и на дачных участках, в этом случае нужна специальная порошковая или флюсовая проволока. Когда она горит, образуется газ с парами, которые защищают область горения.

Полуавтомат – безальтернативный метод на СТО: кузовные работы проводятся только с его помощью. В полуавтомате используются газ и специальная проволока вместо привычного электрода. Газ из горелки с проволокой подаются в сварочный рукав. В итоге процесс защищен от воздействия внешней среды. Режимы процесса определяет сварщик в зависимости от толщины металла.

У полуавтоматического метода серьезные преимущества перед другими видами:

• отличное качество шва;
• высокая скорость работы;
• удобство в работе;
• варятся как цветные и черные металлы;
• можно варить заржавевшие или оцинкованные металлы;
• широкий выбор материалов, скромные финансовые затраты.

Оценка готового изделия

При сваривании конструкций, не входящих в категорию ответственных, проверку качества шва можно произвести только методом визуального осмотра. Для ответственных конструкций применяются следующие способы контроля качества:

• радиационный;
• капиллярный;
• магнитный;
• ультразвуковой дефектоскопии.

Требования, предъявляемые к сварочным швам, зависят от назначения изделия. Но существует обязательное условие: твердость и прочность сварного соединения не должны быть ниже, чем у самой металлической заготовки.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Прежде чем приступить к визуальному контролю, необходимо зачистить шов от окалин и шлака, образовавшихся при сварке металла плавлением. Ширина сварного соединения по всей длине должна быть одинаковой, а поверхность иметь мелкочешуйчатую структуру. Наличие сужений, пропусков и наплывов недопустимо. Если после сварки на поверхности металла обнаруживаются трещины и поры, то такой шов необходимо отбраковывать.

Каким способом сварки плавлением воспользоваться – зависит от поставленной задачи. При частом проведении таких работ вне помещения удобней будет использовать газовую горелку с баллонами или переносной дуговой аппарат. В случаях проведении сварных работах на одном месте наилучшим вариантом станет полуавтоматический, а при массовом производстве – автоматический сварочный агрегат.

Принцип работы плазменной сварки

Характер функционирования устройств зависит от способа регулировки параметров.

Ручной метод

Для простых операций по соединению цветных и черных металлов применяется оборудование, не имеющее автоматических блоков управления. После появления плазменной дуги мастер одной рукой подносит горелку к детали, другой – подает в сварочную ванну расходный материал.

Перемещая инструмент и присадку вдоль соединения, сварщик формирует прочный шов. Процесс ручной сварки может вестись и без проволоки.

Использование автоматики

Такие плазменные сварочные аппараты применяют на производственных площадках. Оператор управляет всеми параметрами дистанционно.

Существуют автоматические установки следующих типов:

• для соединения листов металла или труб;
• однопроходные для сварки с проволокой;
• многопроходные;
• для формирования усиливающего порошкового напыления.

Автоматические устройства с проникающей дугой часто используются для сварки алюминия и сплавов на его основе.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Разновидности применяемых электродов

Качественный шов можно получить только при правильном подборе присадочного материала, поэтому на их разновидностях стоит заострить внимание. Сварочный электрод представляет собой стальной пруток, покрытый специальной обмазкой, которая плавится в процессе сварки и защищает шов от воздействия азота из воздуха

В случае сварки несгораемым электродом или газовой, обмазка не требуется, шов защищает инертный газ или пламя из горелки. Поэтому, в принципе, электрод, проволока и другой присадочный материал практически одно и то же.

https://youtube.com/watch?v=zjLj6lkWBto

Присадочный материал, из которого полностью состоит проволока, играет первостепенную роль в прочности шва. В процессе нагрева и плавления из сплавов выгорают легирующие элементы, ухудшая при этом качество соединения. Для того чтобы этого избежать, выбираются прутки из стали, которые по степени легирования равны соединяемым маркам или даже выше их. В случае если марки сплавов разные, степень легирования оценивается по максимально легированному сплаву. Избыток легирующих элементов компенсирует их выгорание.

Если марки сталей неизвестны, а также отсутствует возможность их определить, то используется специальный переходной (его ещё называют буферным) электрод или специальная присадочная проволока. Он позволяет сварить даже разнородные стали, например, такие, как нержавейка и простая чёрная низколегированная сталь, играя роль переходного материала.

Варим металлы

С народными любимцами разобрались, приступаем к «правильным» классификациям.

Начнем с настоящих тяжеловесов – типов сварки металлов, которые подразделяются на три группы по:

1. Физическим признакам.
2. Техническим признакам (механизация, непрерывность процесса, защита металла).
3. Технологическим признакам (отдельные классификации для каждого способа – например, виды электродов).

По физическим признакам мы имеем три главных класса для всех видов сварки металлов:

Термический класс – сварочный процесс заключается в плавлении тепловой энергией:

• газовой;
• дуговой;
• лазерной;
• лучевой, термитной и т.д.

Важно! Основные виды сварки плавлением – самые распространенные в быту и в промышленности. Это самый густонаселенный класс, подавляющее большинство сварочных методов относится к нему. Механический класс с использованием механической энергии:

Механический класс с использованием механической энергии:

• ультразвуковой;
• холодной;
• трением;
• взрывом и т.д.

Таблица сварки металлов.

Термомеханический класс, способы совместного действия тепловой энергии и давления:

• кузнечные;
• диффузионные;
• контактные и т.д.

В качестве примера варки металлов представляем МАДП – механизированную аргонодуговую сварку плавящимся электродом. Настоящий гибрид для электро-газового соединения металлов. Без него невозможная сварка цветных металлов или сложных сплавов.

Преимущества МАДП:

• соединение любых сплавов;
• устойчивость формы изделия из-за слабого нагрева;
• электроды нужно менять редко;
• широчайшая сфера использования;

Недостатки:

• сложно для новичков;
• невысокая скорость выполнения.

Сварка автомат: что это

Процесс формирования шва автоматическим способом сводится к следующим операциям:

• постоянному обновлению плавящегося электрода;
• поддержанию необходимых для получения качественного шва условий (подаче защитного газа или флюса в сварочную ванну);
• равномерному перемещению дуги по рабочей зоне с заданной скоростью;
• формированию сварного соединения.

Отличие от полуавтоматической

Разница между технологиями минимальна. Процессы различаются степенью механизации операций. Полуавтоматические аппараты имеют более простое строение. Они снабжены устройствами подачи расходного материала на держатель. Сварщик отвечает за перемещение дуги, направляет ее в нужную сторону.

При автоматической сварке все процессы контролируются оборудованием.

Инвертор и автомат

Автомат от инвертора отличается тем, что при его использовании не нужно осуществлять операции вручную. Сварщик выполняет роль настройщика, выставляя нужный режим. Инвертор использует те же расходные материалы, однако технология сварки с его использованием отличается от автоматической. Агрегат требует ручной настройки силы тока, напряжения, скорости подачи проволоки.

При использовании автомата не нужно осуществлять операции вручную.

Принцип работы

Автоматический аппарат регулирует:

• расстояние между свариваемыми заготовками и электродом;
• силу тока;
• скорость движения стержня;
• глубину прогрева свариваемых деталей.

Главным параметром является напряжение дуги, зависящее от длины. При использовании плавящегося электрода автомат обеспечивает равномерную подачу проволоки. Это помогает поддерживать стабильную длину дуги. Нарушение равенства параметров наблюдается при скачках напряжения, неправильной обработке свариваемых деталей, влиянии магнитного поля. Сварочный автомат нивелирует эти нарушения, восстанавливая нужную длину дуги. При программировании оборудования применяют 2 принципа регулировки:

• самостоятельный, срабатывающий при постоянной скорости выведения проволоки;
• принудительный, при котором характер подачи проволоки зависит от напряжения дуги.

Принцип саморегулирования лежит в основе ряда простых сварочных аппаратов, подающих проволоку с постоянной скоростью. При использовании агрегатов с принудительной регулировкой при увеличении длины дуги возрастает ее напряжение.

Как варить автоматической сваркой

Процесс состоит из нескольких этапов, первым из которых является подготовка оборудования и свариваемых деталей.

Инструменты и необходимое оборудование

Помимо сварочного агрегата, придется приобретать:

• контактные губки;
• тракторные сопла;
• флюсовые конусы;
• ролики для распрямления проволоки;
• токоподводы.

Придется приобрести ролики для распрямления проволоки.

Режимы автоматической сварки

Чтобы шов получился прочным и однородным, нужно правильно настроить аппарат. При выборе режима учитывают такие факторы:

• толщину свариваемых деталей;
• геометрическую форму соединения;
• протяженность шва;
• глубину плавления кромок деталей.

Для подбора режима используют прилагаемые к инструкции таблицы.

Пошаговая инструкция

Автоматизированную электродуговую сварку ведут так:

1. Осматривают оборудование. При обнаружении неисправностей к сварке металла приступают только после их устранения. При необходимости аппаратуру очищают от загрязнений. Сварку не выполняют в слишком маленьких, слабо освещенных или запыленных помещениях.
2. Проверяют соответствие диаметра сопла горелки толщине проволоки. От сечения присадки зависит и выбор наконечника. При наличии брызг в сопле его тщательно очищают.
3. Проверяют правильность подключения кабелей, осматривают роликовые механизмы. Эти детали не должны иметь следов грязи или ржавчины.
4. Проверяют наличие флюса в бункере.
5. Подготавливают детали, тщательно зачищая кромки шлифовальным кругом. Заправляют аппарат расходными материалами, устанавливают нужный режим.
6. Запускают процесс сварки. Выполняют заключительную обработку шва.

Преимущества и недостатки автоматической сварки

К достоинствам автоматизации процесса относятся:

1. Отсутствие необходимости длительной настройки и регулировки устройства. Использование специальных программ облегчает процесс подготовки оборудования.
2. Высокая производительность. Агрегат не делает перерывов, качество его работы не зависит от профессионализма мастера.
3. Уменьшение объема отходов. Количество забракованных заготовок зависит не от человеческого фактора, а от правильности настройки агрегата.
4. Ровность и прочность шва. Автомат формирует однородное сварное соединение одинаковой высоты. Наплывы или прожоги появляются крайне редко.
5. Экономичный расход проволоки, газа, электрической энергии.
6. Возможность сварки в труднодоступных местах, замкнутых емкостях, опасных условиях (при высокой температуре или загазованности).

Недостатками автоматического оборудования считают низкую маневренность, необходимость дополнительной настройки при смене операций, высокую стоимость.