Преимущества и недостатки дуговой сварки. Понравилась ли Вам лазерная обработка металлов?

Преимущества и недостатки дуговой сварки

Дуговая сварка имеет множество преимуществ, которые выгодно отличает ее на фоне других видов сварки. Конечно, есть и недостатки, которые надо учитывать при выборе. Разберемся подробнее.

Преимущества дуговой сварки

• Широкая сфера применения. Дуговая сварка используется как в быту, так и в строительстве и производстве. Например, для сборки металлических каркасов, монтажа трубопроводов, производства/ремонта автомобилей и т.д.
• Возможность работать как с черными, так и с цветными металлами. Вы легко найдете аппарат, подходящий для работы со сталью, алюминием, медью, чугуном, титаном, никелем и другими металлами. При этом можно сваривать детали практически любой толщины.
• Простота конструкции. Аппараты для дуговой легко обслуживать и ремонтировать.
• Небольшой размер и вес. Оборудование для дуговой сварки удобно хранить и переносить с места на место.
• Высокая температура электрической дуги (до 60 000 °C). Это позволяет быстро и эффективно плавить даже самые прочные и толстые металлические изделия.
• Небольшая зона нагрева обрабатываемого материала. Это снижает расход энергии, а также уменьшает деформацию металла во время работы.
• Можно работать под углом и в труднодоступных местах.

• Привязка к электросети. Сварочному аппарату нужно постоянное подключение к стабильной электросети.
• Требования к навыку сварщика. Относительно легко можно освоить только работу с простыми бытовыми аппаратами. Профессиональный агрегат требует от сварщика высокой квалификации. Это напрямую влияет на конечный результат работы.
• Необходимость использовать расходники. Для образования сварочной ванны нужны специальные электроды из того же металла, что и свариваемая деталь. Кроме того, для предотвращения окисления металла часто применяется защитный газ.

Рабочее напряжение, В:

Напряжение питания, В:

Потребляемая мощность, кВт:

Напряжение холостого хода, В:

Сварочный ток, А:

Диапазон рабочего напряжения, В:

Максимальный потребляемый ток, А:

Напряжение дуги, В:

Диапазон регулирования сварочного тока, А:

Продолжительность нагружения, %:

Маленький помощник в хозяйстве

Необходимая вещь в любом гараже

Ручная дуговая сварка (РДС или MMA) – технология соединения металлических деталей путём их расплавления и формирования плотного сварного шва. Расплавление электрода и основного метала производится электрической дугой, формируемой специальным агрегатом – инверторным сварочным аппаратом.

Одна из самых простых и распространённых технологий сваривания металлов. Метод разработан ещё в конце XIX века русским инженером Николаем Бенардосом. Применяется при монтаже различных металлических конструкций в быту и промышленности.

Особенности технологии

При соединении деталей методом РДС формируется электрическая дуга, которую сварщик вручную удерживает между электродом и свариваемым изделием. Дуга нагревает детали до высокой температуры, при которой начинают плавиться стержень электрода и само изделие. При расплавлении металлы электрода и изделия смешиваются, формируется сварочная ванна.

На электроде имеется специальный флюсовый слой, образующий над ванной газовую область, предотвращающую доступ кислорода и образование оксидной плёнки. После прекращения воздействия электрической дуги металлы затвердевают и образуется прочный сварной шов между элементами конструкции. Поверх шва образуется шлаковый слой, который обязательно счищают.

Технология называется ручной поскольку мастер самостоятельно зажигает дугу и подаёт электрод. Сваривание производится только с применением специальных электродов с напылением, предназначенным для защиты от воздействия кислорода. Для формирования электродуги может применяться постоянный или переменный ток. Электрическая дуга поддерживается путём постоянной подачи на изделие и электрод электроэнергии от сварочного аппарата. Температура внутри дуги может достигать +7000°С.

Для сваривания методом MMA используют 2 вида электродов:

• Плавящиеся. Шов формируется посредством расплавления электрода.
• Неплавящиеся (угольные или графитовые). Шов образуется путём расплавления специальной присадочной проволоки, подающейся непосредственно в сварочную ванну.

Чтобы сформировать качественный шов, необходимо плотно соединить свариваемые изделия. Для сваривания электрод и изделия подключают к силовым проводам от сварочного аппарата. Чтобы зажечь дугу, мастер постукивает или чиркает концом электрода в месте соединения. Электрод является расходным материалом, поскольку расплавляется и уменьшается в процессе работы.

Технология РДС подходит для сваривания металлов толщиной 2-50 мм. Однако опытные мастера рекомендуют сваривать детали толщиной не более 20 мм. При этом чем толще изделие, тем больше в диаметре должен быть электрод. Чем толще металл, тем выше должен быть сварной ток. Сила тока регулируется посредством сварочного аппарата.

Сварка MMA подходит для сваривания углеродистых, легированных и нержавеющих сталей. При использовании специальных электродов можно сваривать и цветные металлы. Технология оптимально подходит для сваривания штучных изделий и мелкосерийного производства.

Преимущества ручной дуговой сварки

Данная технология соединения металлов обладает следующими достоинствами:

• Широкая сфера использования. Подходит для применения в быту, промышленности и строительстве. Оптимальное решение для изготовления металлических каркасов, прокладки трубопроводов, ремонта различной техники.
• Возможность соединения как чёрных, так и цветных металлов. В зависимости от характеристик аппарата и выбранных электродов можно варить разные виды сталей, медь, алюминий, чугун, титан, никель и прочие металлы.
• Простота конструкции, небольшие размеры и вес сварочного аппарата. Агрегат можно переносить вручную. При необходимости можно самостоятельно произвести ремонт, заменив неисправные компоненты.
• Высокая температура электродуги, благодаря чему можно быстро и качественно соединять толстые и прочные изделия.
• Малая зона нагрева свариваемого металла. Благодаря этому сокращается расход энергии и минимизируется риск деформации изделий.
• Возможность работы не только в горизонтальном положении, но и под углом. Существуют и специальные электроды, предназначенные для работы в труднодоступных местах.
• Доступная стоимость основного расходного материала – сварочных электродов.
• Возможность работы как от стандартной бытовой сети 220 В, так и трёхфазной 380 В.
• Для защиты сварочной ванны от проникновения кислорода не нужно применять специальный газ или прочие вещества. Эту функцию выполняет сам электрод за счёт наличия специального флюсового покрытия.

Недостатки технологии РДС

Несмотря на большое количество положительных сторон, метод MMA имеет и свои минусы:

• Риски для здоровья. При плавлении деталей и электродов могут выделяться вредные для человека газы. Яркий свет от дуги может привести к ухудшению зрения. Также есть вероятность получения тяжёлых термических ожогов и поражения электрическим током.
• При недостаточной квалификации сварщика возможно получение низкокачественного соединения.
• Низкий КПД и сравнительно невысокая производительность в сравнении с другими технологиями, такими как полуавтоматическая и автоматическая сварка.
• Электроды необходимо периодически менять. Это может негативно сказаться на качестве шва, поскольку в местах переходов между электродами иногда образовываются кратеры.
• Необходимость подбора подходящих электродов и настроек сварочного аппарата под конкретное изделие. Неправильные параметры могут привести к порче детали.
• Требовательность к электропроводке. Сварочный прибор, в зависимости от заданных параметров работы, может потреблять очень высокие токи. Если проводка некачественная, в процессе работы возможно оплавление изоляции проводки, замыкание и возгорание.

Заключение

Ручная дуговая сварка – один из самых популярных способов соединения металлов посредством сваривания. Технология MMA получила широкое распространение как в быту, так и в промышленности. Не требует длительного и сложного обучения. Оптимальный выбор для начинающих сварщиков.

Это один из самых доступных способов сварки благодаря сравнительно низкой стоимости агрегатов и расходных материалов. Однако для больших объёмов работ РДС является не лучшим решением ввиду относительно низкой производительности. Ручную дуговую сварку можно рекомендовать для бытовой эксплуатации и мелких производств.

Как и другие виды соединений, сварные соединения обладают рядом положительных и отрицательных качеств. Все будет зависеть от способа сварки.

Газовая сварка

Основное преимущество такого вида сварки — это сравнительная дешевизна, по отношению к остальным. При такой сварке используется самое простое и дешевое оборудование и материалы. Из-за простоты оборудования, можно без особых усилий регулировать расположение горелки, угла сварки. Может использовать практически любой источник питания.

К минусам, можно отнести довольно большой шов, после такой сварки, трудоемкую транспортировку оборудования, большую площадь нагрева деталей и относительно низкую производительность, такого вида сварки, за единицу времени.

Электродуговая сварка

Такой вид сварки, как и предыдущий имеет довольно простое устройство, поэтому пользоваться им легко, стоимость использования, так же, не велика, значительно снижается зона нагрева деталей, и уменьшается размер сварного шва. При таком виде, сварки повышается производительность работы.

К минусам, относиться необходимость в применении дополнительных инструментов, таких как выпрямители, инверторы, трансформаторы. Сильно зависит от источника питания, часто для работы необходим генератор. Варить можно только поверхности прошедшие предварительную обработку и зачистку.

Электрошлаковый способ сварки

Таким способом, можно варить детали с большой толщиной, по сравнению с другими видами сварки. Сварку можно осуществлять и на необработанных поверхностях. Материала расходуется значительно меньше, чем в предыдущих способах. Не придирчив к используемым электродам. Повышается качество сварного шва. При электрошлаковой сварке расход энергии уменьшается. За один проход, можно получит швы с разной толщиной.

Из минусов, стоит отметить, невозможность поменять положение сварки, здесь оно только одно — вертикальное, под углом 30 градусов. Чтобы получить однородный шов придется использовать дополнительное оборудование. Для работы на такой сварке, необходимо обладать определенными навыками.

Электронно-лучевая сварка

Такой вид сварки, дает возможность не затрачивая много энергии, варить очень глубокие швы. Сварка осуществляется автоматически, практически без вмешательств со стороны человека. Из недостатков, можно назвать потребность в дополнительном оборудовании. Работать с таким оборудованием, могут только хорошо обученные специалисты. Материалы используемые, при таком виде сварки, очень быстро изнашиваются.

Плазменная сварка

Такая сварка, имеет стабильный сварной луч. Может использоваться при сварке и резке различных материалов. Имеет возможность, создания различных напылений на металле. Обладает маленькой площадью нагрева поверхности. Газа расходуется намного меньше, чем при дуговой сварке. Процесс практически полностью автоматизирован.

Такой метод сварки очень шумный, помимо шума выделяются различные оптические излучения, вредные для здоровья человека. Атмосфера возле места сварки становится ионизированной. Относительно небольшой срок службы сопла, довольно дорогое дополнительное оборудование и хорошо обученный персонал.

Лазерная сварка

Лазерная сварка обладает высокой точностью. Позволяет производить сварку термочувствительных деталей, варить можно даже в самых труднодоступных местах. Сварные работы проводятся в вакууме и газе. Есть функция регулирования расхода энергии при выполнении сварочных работ. Процесс экологически чист, почти полностью автоматизирован. Большая производительность по отношению к другим видам сварки. Можно, помимо сварки, использовать оборудование для резки метала, создания различных металлических напылений и даже отверстий.

Самым большим недостатком лазерной сварки, стоит назвать его дороговизну. При работе с таким оборудованием необходим высококвалифицированный персонал. В месте сварочных работ образуется сильная вибрация. Приходиться принимать дополнительные меры для защиты персонала и оборудования.

Термитная сварка

Плюсы такого метода — это значительно невысокая стоимость таких работ и простота использования. Необходимо постоянно наблюдение, из-за высокой степени пожароопасности и взрывоопасности.

Холодная сварка

Холодная сварка довольно проста в использовании, все оборудование для ее проведении довольно дешево и его можно легко найти. Не нужен высококвалифицированный персонал. Сварка проходит без нагрева материала. Затраты энергии не велики, процесс механизирован, производительность при таком виде сварке довольно высока.

Варить можно детали сравнительно небольшой толщины. Не подходит для сварки высокопрочных сплавов. В месте сварки создаётся довольно сильное удельное давление на материал.

Сварка взрывом

Высокая скорость сварки, заготовки получаемые таким видом сварки, могут быть разных форм. Этим методом получают заготовки для штамповки и ковки. Оборудование не дорогое и простое в использовании. При сварке происходит взрыв, необходима дополнительная защита места сварки и персонала. Нужны опытные специалисты, способ не возможно автоматизировать.

Метод сварки трением

Обладает высоким уровнем производительности, значительно повышается качество сварных соединений. Можно выполнять соединения различных металлов.

Метод сварки трением

Для такого вида сварки требуется разработать специальный механизм, полностью описывающий тех процесс сварки.
В этой статье были рассмотрены основные виды сварки, а так же их положительные и отрицательные качества. Теперь не составит труда подобрать самые удобный способ для каждого отдельно производственного случая.

В этой статье мы рассмотрим четыре основных вида сварки – электродуговую

, полуавтоматическую, аргонодуговую и контактную. Расскажем, на какие особенности каждой из них нужно ориентироваться, выбирая сферу применения.

Особенности электродуговой сварки

Ручная электродуговая сварка (РДС) по-другому обозначается ММА. Это один из самых простых способов соединения металлов, поэтому он часто используется в бытовых целях. Ручная сварка выполняется на постоянном или переменном токе. С использованием прямой полярности – к положительному полюсу подключают деталь, а к отрицательному – держатель электрода – или обратной полярности, когда деталь подключают к отрицательному полюсу, а электрод – к положительному. Для ее реализации важен правильный выбор источника питания и плавящихся электродов.

Источник питания необходим для изменения параметров сетевого напряжения и силы тока. По этой характеристике сварочные аппараты делятся на два вида:

• Трансформаторные – преобразуют стандартные параметры электрического тока (понижают напряжение и повышают силу тока) с помощью трансформатора. В таких аппаратах сила сварочного тока регулируется механически. Она зависит от количества витков во вторичной обмотке трансформатора. Эти аппараты надежные, но большие, тяжелые и потребляют много электроэнергии. С их помощью сложно обеспечить хорошее качество швов.
• Инверторные сварочные аппараты – электронные устройства, в которых используются управляющие блоки на основе микропроцессоров. Они компактные, легкие. Позволяют использовать любой тип электродов, обеспечивают низкое разбрызгивание металла и отличаются широким диапазоном регулирования сварочного тока. Но инверторные аппараты чувствительны к влаге и строительной пыли.

Электроды для электродуговой сварки

При электродуговой сварке используют плавящиеся электроды, состоящие из металлического сердечника и специального покрытия (обмазки). Сердечник необходим для легирования металла шва и его формирования. Покрытие нужно, чтобы поддерживать горение дуги, создавая защитное газовое облако. В зависимости от состава покрытие может быть рутиловым, целлюлозным, основным, кислым или смешанным.

Более подробная информация об электродах представлена на видео ниже:

Преимущества и недостатки электродуговой сварки

• можно использовать в труднодоступных местах ;
• мобильное оборудование;
• простота технологического процесса.

• невысокая производительность;
• прямая зависимость качества швов от квалификации сварщика.

Применение электродуговой сварки

Ручная дуговая сварка подходит для работы с углеродистыми, легированными, высоколегированными, нержавеющими и жаростойкими сталями, а также чугуном. Для каждого из этих материалов нужно использовать разные типы электродов, отличающиеся химическим составом сердечника.

Как выполняется электродуговая сварка, можно увидеть на видео ниже:

https://youtube.com/watch?v=5cwEAVY0G_8

Особенности полуавтоматической сварки

Полуавтоматическая сварка обозначается MIG/MAG. MIG – аббревиатура, образованная от Metal Inert Gas – сварка, которая выполняется в среде инертного газа: гелия, аргона или его смеси с углекислым газом. MAG – сокращенная аббревиатура Metal Active Gas, с применением активного газа, чаще всего – углекислого. Основное отличие полуавтоматической сварки – механизация процесса подачи плавящегося электрода.

Используют трансформаторные и инверторные источники питания. У них такие же плюсы и минусы, как у аппаратов для электродуговой сварки.

Электроды для полуавтоматической сварки

Для полуавтоматической сварки используют плавящиеся электроды в виде проволоки, уложенной в катушки или кассеты. Она может быть с медным покрытием или без него. Покрытие обеспечивает равномерную подачу проволоки и снижает ее контактное сопротивление, а это приводит к стабильному горению дуги и малому разбрызгиванию электродного металла.

Еще одно преимущество таких электродов – минимальное количество вредных для сварочного шва примесей. Дело в том, что неомедненная проволока покрывается технической смазкой, содержащей жирные кислоты, щелочь и воду. Они становятся поставщиками водорода в металл шва и вызывают его пористость.

Комплект оборудования для полуавтоматической сварки

Преимущества и недостатки полуавтоматической сварки

• малая зона термического влияния, позволяющая без прожогов варить металл толщиной до 0,5 мм;
• высокая производительность;
• возможность варить элементы разной толщины;
• высокое качество швов;
• возможность проведения работ в любом пространственном положении;
• отсутствие шлаковой корки и необходимости механической доработки швов.

• сварочные работы проводятся только в закрытых помещениях, поскольку на отрытом воздухе газовая защита сдувается;
• обязательное наличие качественной вентиляции для удаления углекислого газа.

Применение полуавтоматической сварки

Сфера применения полуавтоматической сварки такая же, как и электродуговой.

Особенности аргонодуговой сварки

Аргонодуговая сварка обозначается аббревиатурой TIG. Это сокращение от Tungstren Inert Gas. Она выполняется в среде защитного газа – аргона. Он на 35 % тяжелее воздуха и легко вытесняет его из зоны сварки. При этом аргон не вступает в реакции с другими веществами, содержащимися в воздухе или металлах. В результате количество дефектов в швах минимально. Аргон можно заменить гелием или смесью аргона с кислородом.

При аргонодуговой сварке электрод не касается поверхности металла. Для зажигания дуги используется осциллятор. Он подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют воздух в небольшом промежутке между электродом и поверхностью металла, и дуга зажигается при подаче тока на электрод.

Для аргонодуговой сварки используют и трансформаторные, и инверторные источники питания. По типу питающей сети они делятся на однои трехфазные. По поддерживаемым режимам работы аппараты TIG бывают двух видов:

• DC – работают только на постоянном токе;
• AC/DC – на постоянном и переменном.

Электроды для аргонодуговой сварки

Аргонодуговую сварку выполняют неплавящимися вольфрамовыми электродами. Швы образуются за счет расплавления кромок соединяемых элементов. Для сварки толстостенных деталей дополнительно используют присадочную проволоку. Для работы на постоянном и переменном токе используют разные вольфрамовые электроды. Они выпускаются в чистом виде или легированные специальными добавками для разных условий работы.

На фото – схема выполнения аргонодуговой сварки

Преимущества и недостатки аргонодуговой сварки

• отсутствие шлаковой корки и необходимости ручной доработки швов;
• минимальное количество дефектов в сварных швах;
• отсутствие разбрызгивания металла;
• возможность соединения разнородных металлов.

• невысокая производительность;
• сложная настройка оборудования и высокая квалификации сварщиков.

Применение аргонодуговой сварки

Оптимальна для тонкостенных изделий и трудносвариваемых металлов. Она подходит для работы с любыми сталями, включая оцинкованные и нержавеющие. С ее помощью можно варить медь, чугун, титан и другие цветные металлы. Для соединения алюминиевых элементов аргонодуговая сварка самый подходящий вариант.

Особенности контактной сварки

Контактная сварка отличается ото всех остальных видов соединения металлов. При ее использовании соединяемые поверхности нагреваются в результате прохождения через место контакта электрического тока, а затем прижимаются друг к другу. Основные особенности контактной сварки – высокие значения сжимающего усилия (до сотен кг) и сварочного тока (до 1 000 А), а также малое время всего процесса – не более нескольких секунд.

Так формируется сварочный шов при контактной сварке

Типы машин контактной сварки

По форме импульса и роду сварочного тока машины контактной сварки делятся на четыре типа:

• Аппараты переменного тока. Их основные узлы – трансформатор и тиристорный модуль. Трансформатор необходим для изменения стандартных параметров электрического тока, а тиристорный модуль – для подключения первичной обмотки трансформатора к питающему напряжению на время, достаточное для формирования сварочного импульса.
• Аппараты постоянного тока. Выпрямителями тока здесь являются силовые полупроводниковые вентили. Такие машины оптимальны для работы с алюминием и его сплавами.
• Аппараты конденсаторного типа. Их особенность в медленном накоплении электроэнергии в конденсаторе и последующем образовании мощного токового импульса. Сварка выполняется за очень короткое время. Оптимальна для работы с металлами с высокой теплои электропроводностью: серебром, медью или алюминиевыми сплавами.
• Низкочастотные аппараты. В них трехфазный ток промышленной частоты преобразуется в импульсы тока низкой частоты с помощью силовых выпрямителей. Используются для сварки легких сплавов на основе алюминия, магния и титана.

Электроды для контактной сварки

При контактной сварке электроды подводят ток, передают сжимающее усилие и отводят тепло. Они могут быть прямыми или фигурными, с плоской или сферической поверхностью. Последние отличаются большей стойкостью и меньшей чувствительностью к перекосам при установке, поэтому используются чаще. Электроды изготавливаются из медных сплавов, обладающих высокой тепло-, электрои жаропрочностью.

Преимущества и недостатки контактной сварки

• высокая степень автоматизации и производительность;
• стабильное качество сварных швов;
• не нужно использовать защитный газ или присадочную проволоку;
• низкий уровень химической неоднородности швов.

• узкая специализация;
• жесткие допуски на толщину стенок стыкуемых деталей.

Применение контактной сварки

По форме сварных соединений контактная сварка делится на следующие виды:

• Точечную. Используется для соединения тонких деталей толщиной от 0,02 мкм до 20 мм. Применяется при изготовлении электронных приборов, в судо-, самолетои автомобилестроении.
• Шовную. Используются электроды в форме роликов. Такой способ применяется для сварки листов толщиной от 0,2 до 3 мм. Он востребован при изготовлении различных емкостей.
• Стыковую. Детали соединяются сразу по всей плоскости соприкосновения. Такой способ удобен для изготовления трубопроводов, сверл или арматуры.

Контактная сварка подходит для работы с любыми металлами, включая разнотолщинные и разноименные.

Пример выполнения контактной сварки можно увидеть на видео ниже:

Выбирая вид сварки, обязательно учитывают:

• толщину металла свариваемых деталей;
• серийность продукции;
• химический состав основного металла.

При этом электродуговая сварка удобна при работе в труднодоступных местах и наложении коротких швов, расположенных на большом расстоянии друг от друга. Она оптимальна для установки прихваток.

Полуавтоматическая сварка больше подходит для швов сложной конфигурации и средней длины, расположенных в различных пространственных положениях. Она обеспечивает высокое качество швов, поэтому применяется для сборки ответственных конструкций.

Аргонодуговая сварка подходит для работы с любыми металлами. Ее используют для соединения тонкостенных изделий и разнородных металлов, но особенно подходит она для сварки алюминия и его сплавов.

Контактная сварка считается самой производительной для работы с тонкостенными деталями. Часто является единственным вариантом соединения валов, стержней или прутов.

Вопросы, рассмотренные в материале:

• В чем преимущества и недостатки сварки как способа соединения
• Какие бывают виды сварки
• В чем особенности электросварки
• Каковы характеристики газовой сварки
• Зачем нужна сварка аргоном

Сварка – эффективный и качественный способ неразъемного соединения металлических изделий. С древних времен люди использовали эту технологию для обработки легкоплавких металлов, изготовления и ремонта металлических предметов. Научно-технический прогресс привел к широкому распространению и усовершенствованию метода сварочного соединения, были изобретены различные современные виды сварки металлов. О них мы и расскажем в этой статье.

Преимущества и недостатки сварки металла как способа соединения

В век технического прогресса без сварочных технологий невозможно обойтись не только на производстве, но и в быту. У каждого взрослого человека хотя бы раз в жизни возникала необходимость надежно соединить металлические элементы – поменять водопроводные трубы, провести ремонт отопительной системы, установить металлические ворота, отремонтировать автомобиль. На сегодняшний день сварка является широко востребованной технологией.

У сварочного способа соединения металлических элементов очень много преимуществ:

• Экономия металла. Различные виды сварки металлов обеспечивают полное использование рабочих сечений элементов в соединительных узлах. Конструкциям придается наиболее оптимальная форма, рассчитанная на необходимую нагрузку. Сварочные технологии позволяют значительно уменьшить вес соединительных элементов в сварных узлах, использовать тонкостенные металлоконструкции, исключить перерасход материалов на литники и прибыли, уменьшить припуски на механическую обработку при замене литья, свести до минимума даже незначительные дефекты и брак.

  Если в клепаных конструкциях заклепки и косынки составляют более 4 % от общей массы, то в сварных металлоконструкциях вес швов не превышает 1-2 %. С помощью различных видов сварки металлов можно сэкономить материалы – в сравнении с клепкой на 25 %, при замене стального литья на 25–30 %, при замене чугунного литья – на 50–60 %.

  Различные виды современных сварочных технологий широко используются в строительстве. Они облегчают и ускоряют процесс сборки металлических конструкций, позволяют увеличить жесткость и прочность сооружений, уменьшить вес стальных элементов на 15 %. Соединение деталей сварочным способом вместо клепки позволяет сэкономить металл – при постройке доменных печей на 12–15 %, при возведении стропильных ферм – на 10–20 %, при создании конструкций подъемных кранов – на 15–20 %.

• Снижение трудоемкости работ, сокращение сроков изготовления конструкций, уменьшение их себестоимости. Все эти преимущества стали возможными за счет экономичного расхода металлических материалов. На металлургических комбинатах при постройке больших доменных печей изготовление стального кожуха осуществляется электрошлаковым способом за 15 дней. Если бы сварочные работы велись вручную, то понадобилось бы более 30 дней, а процесс клепки занял бы от 7 до 9 месяцев.

  Среди различных видов сварки металлов отдельно можно выделить простые и недорогие технологии с доступным техническим оборудованием. Это позволяет выполнять сварочные работы не только в строительстве и промышленном производстве, но и на небольших предприятиях, при индивидуальных работах.

• Возможность сборки сложных конструкций. Не всегда можно изготовить изделие с помощью ковки или отливки. В этом случае поможет сварочный метод. Легче собрать штампованную или сварнолитую металлоконструкцию из отдельно изготовленных штампованных или литых элементов. Такой способ неразъемного соединения широко применяется в машиностроении, при постройке кораблей, самолетов, железнодорожных вагонов.

  Существенная экономия материальных средств расширяет область применения сварочных технологий. С помощью некоторых видов сварки можно соединять элементы, которые различаются способом металлообработки или в случаях, когда для изготовления конструкции используются прокатанные профили, штампованные, литые и кованые детали. Сварочный способ хорошо подходит для изготовления сложных конструкций из разнородных металлов и сплавов, например, меди и стали.

  Трудно оспорить получаемую экономическую выгоду при производстве сложных конструкций с помощью новых видов сварки металлов, пришедших на смену традиционной ковке и литью. При изготовлении аналогичных кузнечно-штампованных и литых деталей срок работы возрастет в два раза. Тонна сложных сварных конструкций обойдется производителю в 1,5–2 раза дешевле, а их себестоимость за счет снижения веса и расхода материалов в 1,3–1,6 раза меньше, чем в литейном производстве. При этом неизменными остаются такие важные характеристики, как долговечность и износостойкость.

• Снижение стоимости технологического оборудования. Оборудование для сварочных работ относительно доступно по цене, не вызывает сложностей в эксплуатации, отличается высокой производительностью и надежностью. Это в свою очередь положительно влияет на работу металлообрабатывающих предприятий и их производственные затраты.
• Комплексная механизация массового производства, поточное изготовление продукции. Выпуск сварных изделий одного типа можно поставить на поток, при этом механизация и автоматизация технологического цикла обеспечивается на 100 %. Как правило, увеличивается производительность труда и прибыльность бизнеса.
• Широкое использование в сварных конструкциях современных материалов. Основные виды сварки металлов, применяемые в промышленности, позволяют выпускать продукцию из сверхчистых металлов, высокопрочных сталей, легких сплавов, облегченных гнутых профилей, многослойного листового проката.
• Изготовление мелких узлов и деталей. Для производства полупроводниковых изделий требуются микродетали. Современные сварочные технологии позволяют выпускать надежные высокофункциональные элементы для таких приборов.
• Возможность широкого применения сварочных технологий. Металлообработка – необходимая составляющая большинства ремонтных работ. Современные виды сварочного скрепления позволяют быстро, качественно и экономично выполнить наплавку, резку, восстановить изношенную конструкцию, укрепить сооружение.
• Герметичность, износостойкость и надежность сварных соединений.
• Оптимизация условий труда. Современные сварочные технологии позволяют обеспечить высокую безопасность производства, низкий уровень производственного шума.

Недостатки основных виды сварки металлов:

• Загрязнение воздуха, высокая концентрация газов (продуктов плавления электродов) в помещении при внутренних работах.
• Возможность образования трещин на наплавленном шве. Из-за неравномерного распределения вредных примесей в слитке и прокате при сварке малоуглеродистой стали кипящей плавки швы иногда трескаются.
• Усадка сварных швов может вызвать деформацию металла и изменение формы готовой конструкции.
• Если соединяемые элементы нагреваются неравномерно, образуется остаточное сварочное напряжение.
• Отсутствие несложного и надежного метода контрольной проверки качества швов.

Чтобы свести до минимума негативное воздействие сварочного процесса и обеспечить высокое качество работ, разработан ряд эффективных мероприятий:

• производственные цеха оснащаются приточно-вытяжной вентиляцией;
• конструкции особого назначения изготавливаются из малоуглеродистой стали спокойной плавки;
• при наложении швов соблюдаются все правила, технологические операции производятся в строгой последовательности;
• сварочные работы выполняются с использованием жестких фиксаторов, при невозможности этого каждому элементу придается начальная деформация, противоположная последующим изменениям;
• еще до начала работ разрабатывается проект с учетом всех возможных отклонений конструкции от первоначальной формы;
• строго соблюдаются размеры сечения швов, не допускается отклонение от расчетов;
• применяются специальные сборочные приспособления.

Новейшие технологии обеспечивают высокое качество неразъемных соединений. Автоматическая сварка позволяет осуществлять самые ответственные работы и широко применяется при строительстве автомобильных и железнодорожных мостов, сложных инженерных сооружений.

Современные виды сварки металлов

Современные технологии неразъемных соединений весьма разнообразны. Они позволяют качественно и надежно фиксировать не только металлические детали, но и пластик. Среди различных видов сварки металлов особенно выделяются те, которые наиболее распространены и применяются чаще всего.

В основе любого сварочного процесса лежат законы физики. Классификация зависит от формы энергии, которая используется для образования шва – термическая (нагрев), механическая (давление) или термомеханическая (нагрев и давление).

К термическому классу относится метод сплавления соединяемых элементов без применения давления.

Сварка плавлением делится на несколько видов:

• Дуговая сварка выполняется электрической дугой и разделяется на множество видов.
• Электрошлаковая сварка – электрический ток проходит через расплавленный шлак. Ее также можно классифицировать по виду, количеству электродов, колебаниям электрода.
• Электронно-лучевая сварка – нагрев осуществляется с помощью энергии ускоренных электронов. Классификация зависит от наличия и направления колебаний электронного луча.
• Плазменная сварка – для нагрева используется сжатая дуга, а источником энергии является плазменный ток.
• Световая сварка – плавление выполняется мощным световым лучом: солнечным, лазерным, угольной дугой, лучом лампы накаливания, светом дуговой газоразрядной лампы. Классификация зависит от источника излучения.
• Газовая сварка – высокую температуру получают с помощью нагрева газовой смеси (кислорода и горючего газа) на газовой горелке. В основе классификации лежит вид используемого горючего газа.
• Термитная сварка – металлические элементы нагреваются от жидкого термитного металла, который одновременно служит присадочным материалом в месте образуемого сварного стыка по всему сечению.
• Литейная сварка – подготовленный для скрепления участок детали заливается жидким металлом, отдельно разогретым до высокой температуры.

К термомеханическому классу относится метод скрепления элементов путем нагревания и давления.

Комбинированная сварка также делится на несколько видов:

• Контактная сварка – металл нагревается электрическим током, участок соединения подвергается пластической деформации. Классифицируется по ряду условий.
• Диффузионная сварка – неразъемное соединение образуется за счет взаимной диффузии на уровне атомов в тонких поверхностных слоях скрепляемых элементов, нагрева (ниже температуры плавления) и длительной выдержки с последующим сжатием. Классифицируется по виду источника нагрева.
• Прессовая сварка – производится путем давления с равномерным нагревом металла (ниже температуры плавления) с последующим штамповым сжатием.
• Печная сварка – нагрев происходит в горнах или печах, а пластическая деформация выполняется с помощью давления молота. Бывает трех видов – кузнечная, прокатная, с выдавливанием.
• Сварка ТВЧ – высокочастотная технология, при которой элементы конструкции нагреваются токами высокой частоты. Подразделяется на два вида – индукционную и конденсаторную.
• Термитная сварка давлением – для нагрева зоны сварного стыка до температуры, близкой к температуре плавления, используется термит (порошкообразная смесь алюминия или магния с железной окалиной).

К механическому классу относится метод использования механической энергии и давления.

Выделяют несколько видов сварки металлов давлением:

• Ультразвуковая сварка – соединение элементов происходит под воздействием ультразвуковых колебаний. Классифицируется по форме сварного соединения.
• Холодная сварка под давлением – один из видов холодной сварки для металла. Выполняется значительная пластическая деформация зоны скрепления элементов, при этом свариваемые поверхности не нагреваются от внешнего источниками тепла. Классификация зависит от формы сварного соединения и характера деформации – свободной или стесненной.
• Сварка взрывом – неразъемное соединение обеспечивается путем вызванного взрывом соударения свариваемых частей. По технологии этот способ близок к холодной сварке. Отличие в том, что участок соединения поверхностей нагревается вследствие быстрой пластической деформации.
• Магнитно-импульсная сварка – сваривание соединяемых элементов происходит в результате их соударения, вызванного воздействием импульсного магнитного поля.

На сегодняшний день разработано огромное количество различных сварочных технологий. Некоторые из них очень часто используются на производстве и при проведении ремонтных работ.

Электросварка как один из основных видов сварки металлов

Электросварка – это один из наиболее распространенных способов создания неразъемного соединения металлических элементов с помощью электрической дуги, которая нагревается выше температуры плавления металлов – до +7000 °C.

Электросварка широко применяется при работе с разнородными сплавами, при соединении разных по толщине материалов. Ее технология позволяет производить сварочные работы не только на открытом воздухе, но и в закрытых помещениях.

Процесс получения надежных неразъемных соединений несложный – металл нагревается и расплавляется с помощью электрического тока. Электросварка классифицируется на три вида:

• ручную;
• полуавтоматическую;
• автоматическую.

Самой распространенной является ручная электросварка. При выполнении работ сварщик самостоятельно определяет наиболее подходящий режим подачи электрода. В полуавтоматическом процессе электродная проволока подается в зону наложения шва с помощью специального устройства.

Автоматический вид сварки металлов используется для выполнения высококачественных операций. Вся работа зависит от функционирования сварочного аппарата. Металл нагревается и плавится под воздействием высокой температуры. Источник электротока может быть постоянным или переменным. Используется не только прямая, но и обратная полярность.

Для любого вида сварки металлов необходим сварочный аппарат. Чаще всего используются простые и компактные инверторы, а также трансформаторы и выпрямители электрического тока. Для ручной дуговой и других видов электросварки требуются сварочные электроды (плавящиеся и неплавящиеся) или электродная проволока.

Пучковая (многоэлектродная) сварочная технология предполагает использование сразу нескольких плавящихся электродов. Процесс горения электродуги может быть закрытым или открытым, когда сварщик может его наблюдать. При сварочном скреплении цветных металлов (алюминия, меди) используются защитные газы: углекислый газ, аргон.

Преимущества дуговой электросварки:

• Экономичный расход электродных материалов.
• Максимальная защита зоны шва.
• Стабильность электродуги обеспечивает наложение шва мелкими чешуйками.
• Медленное охлаждение способствует получению высококачественного шва.
• Субъективные факторы не влияют на сварочный процесс.
• Высокая производительность.
• Не образуются брызги, характерные для других видов сварного соединения.
• Образуется минимальное количество оксидов.
• Не требуются защитные приспособления для глаз, так как дуга находится под слоем флюса.
• Электродуговая технология проста в применении, ее легко освоить.

Недостатки дуговой электросварки:

• Электродуга трудно поддается коррекции.
• Требуется специальное оборудование.
• Высокая стоимость флюсов и специальные условия для их хранения.
• Образующиеся газы вредны для человека.

Но, несмотря на все недостатки, дуговая электросварка является наиболее востребованной. При строгом соблюдении технологии она обеспечивает высокое качество, надежность и долговечность шва.

Особенности газовой сварки

Еще в конце XIX века была разработана технология сплавления металлических элементов с помощью газа. Этот способ обработки металла появился одним из первых.

Усовершенствованная дуговая и контактная электросварка не смогла вытеснить применение газового метода. Газосварка идеально подходит для сваривания высокопрочных сталей, применяется для соединения элементов из чугуна, бронзы, латуни.

При выполнении этого вида сварки металлов высокотемпературное пламя сварочного газа нагревает и расплавляет кромки свариваемых деталей и электродную часть присадочного материала. Расплавленный жидкий металл образует сварочную ванну – область, защищенную пламенем и газовой средой, вытесняющей воздух. Сварочный шов формируется в процессе остывания и отвердения металла.

Реже используют газы:

• метан;
• водород;
• пары керосина;
• блаугаз.

Вышеназванные вещества используются реже, так как температура их пламени значительно ниже, чем у ацетилена. Они подходят только для обработки цветных металлов с небольшой температурой плавления, например, меди, бронзы, латуни.

У газосварки есть свои особенности, достоинства и некоторые недостатки.

Главная особенность газосварки – более широкие границы зоны оплавления и невысокая скорость ее нагрева. При определенных условиях это может являться плюсом.

Например, если необходимо соединить элементы или обработать детали из инструментальной стали, чугуна, цветных металлов, сталей специального назначения, для которых требуется плавный нагрев и медленное охлаждение.

Другие достоинства газосварки:

• простота технологического процесса;
• невысокая стоимость оборудования;
• доступность газовой смеси или карбида кальция;
• не нужен мощный источник энергии;
• возможность контролировать мощность и вид пламени;
• выполнение контроля режимов.

Основные недостатки газосварки:

• Относительно невысокий КПД из-за низкой скорости нагрева и значительного рассеивания тепла. Это не позволяет производить скрепление листов металла толщиной от 5 мм.
• Широкая зона нагрева (термического влияния).
• Более высокая себестоимость. Использование ацетилена обходится дороже, чем затраты на электроэнергию при выполнении электросварки.
• Низкий уровень механизации. Газовая технология позволяет реализовывать только ручной вид сварки металла.

Отсутствует возможность использования полуавтоматического способа, а автоматическую газосварку можно производить только с применением многопламенной горелки и лишь при сварке металлов небольшой толщины. Газовая технология относится к сложным и нерентабельным способам создания неразъемных соединений, но довольно востребована при обработке цветных сплавов, чугуна, алюминия.

Характеристики сварки аргоном

Иногда возникает необходимость сплавить металлические элементы, которые невозможно соединить обычными видами сварного скрепления, например, детали из алюминия, титана, меди. Чтобы конструкция получилась прочной и надежной, применяется аргоновая технология.

Этот вид сварки совмещает в себе свойства электродугового и газового способа – необходимо обязательное использование электродуги, применение газа и некоторые технологические приемы формирования шва.

При аргонодуговом виде сварки металлов используется инертный газ аргон. Он покрывает участок образования шва и обеспечивает надежную защиту от окислительного процесса, который может произойти от соприкосновения металлических поверхностей с кислородом, содержащимся в воздухе. Аргон не позволяет кислороду проникнуть в зону сопрягаемых поверхностей.

Сварочные операции могут осуществляться в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме. В зависимости от режима используется два вида электродов: плавящийся и неплавящийся. В качестве последнего используется вольфрамовая проволока, обеспечивающая прочность соединения даже разнородных металлов.

Преимущества аргонодуговой сварочной технологии:

• Невысокая температура нагрева позволяет сохранить размеры и форму свариваемых элементов.
• Инертный газ аргон тяжелее и плотнее воздуха, он обеспечивает надежную защиту зоны формирования шва от проникновения кислорода.
• Высокая мощность нагрева дуги позволяет выполнять сварочные работы за короткий промежуток времени.
• Простота и доступность сварочной технологии позволяет быстро овладеть навыками.

Недостатки аргонодуговой сварочной технологии:

• Аргон улетучивается при сильном ветре и сквозняках. Это приводит к снижению защиты и ухудшению качества шва. Возникает необходимость проводить аргоновые сварочные работы в хорошо вентилируемых помещениях.
• Сложность оборудования затрудняет настройку режимов.
• При использовании высокоамперной дуги необходимо дополнительное охлаждение соединяемых металлов.

Основное достоинство аргонодуговой технологии – возможность производить неразъемное соединение металлических элементов даже в случаях, когда применение других видов сплавления не дает результата.