Виды сварки металлов

• Термическая сварка
• Электродуговая сварка
• Ручная сварка (MMA)
• Аргоновая сварка (TIG)
• Полуавтоматическая сварка (MAG)
• Сварка под флюсом
• Газопламенная сварка
• Электрошлаковая сварка
• Плазменная сварка
• Термомеханическая сварка

Сварка металла – метод металлообработки, который позволяет соединять различные детали, в том числе, изготовленные из разных сортов металла. Этот метод был известен еще в семнадцатом столетии. С развитием технологии появились новые технологии сварки, которые используют в быту и на производстве.

На данный момент существует три типа сварки, которые различаются по источнику энергии, используемому для соединения деталей:

• термическая сварка (соединение элементов производится под воздействием тепла);
• механическая (к этому типу относится холодная. ультразвуковая, взрывная сварка);
• термомеханическая (технология объединяет термическое и механическое воздействие).

Термическая сварка

Принцип термической сварки основан на тепловом воздействии. Металл нагревается до температуры плавления, за счет чего и происходит соединение деталей. Нагрев металла может производиться при помощи электрической дуги, газовой горелки или плазмы.

Электродуговая сварка

Контактная или электродуговая сварка – одна из самых популярных технологий. Разогрев металла производится при помощи электрического разряда между электродом и свариваемой поверхностью. Выделяют следующие виды электродуговой сварки:

• ручная;
• аргоновая;
• полуавтоматическая;
• с использованием флюса.

Ручная сварка (MMA)

Ручная сварка (ММА) проводится как в бытовых условиях, так и на производстве. Эта технология применяется при изготовлении металлоконструкций, деталей автомобилей, элементов ограждений, труб и других металлических изделий.

Для соединения деталей используются одноразовые электроды, представляющие собой металлический стержень с обмазкой, выделяющей при нагревании газы, препятствующие проникновению кислорода в сварочную ванну и защищающие металл от окисления. Также обмазка электродов содержит добавки, которые улучшают качества шва и обеспечивают равномерное горение дуги.

К преимуществам ручной сварки относят:

• простоту использования (такая технология подойдет даже для новичков);
• доступная стоимость оборудования;
• возможность сваривать различные сорта стали;
• мобильность оборудования;
• возможность проводить работы в труднодоступных местах.

Из недостатков выделяют зависимость качества шва от квалификации оператора.

Аргоновая сварка (TIG)

В этом случае для защиты металла от окисления используются инертные газы. Наиболее часто применяется аргон, который и дал название технологии. Также могут использовать другие инертные газы, например, азот или гелий. Также допустимо применение газовой смеси.

Для аргоновой сварки используются графитовые либо вольфрамовые электроды, а также присадочная проволока или пруток, изготовленные из материала аналогичного свариваемому металлу.

Аргоновая сварка – сложный и трудоемкий процесс, который требует от специалиста высокой квалификации. Эту технологию используют, когда требуется создать шов повышенной прочности. Например, при сварке труб для транспортировки нефтепродуктов, агрессивных сред, для трубопроводов высокого давления и т.д. TIG-сварку также используют при изготовлении микросхем, сварки тонких листов металла.

К преимуществам аргоновой сварки относят:

• высокое качество шва (сварочный шов получается прочным и тонким);
• минимизацию деформации металла при тепловом воздействии;
• отсутствие окисления (место сварки не нуждается в последующей шлифовке);
• возможность сваривать любые виды металлов;
• при проведении работ не происходит разбрызгивание искр, что повышает уровень безопасности оператора.

Из недостатков аргоновой сварки выделяют сложность и трудозатратность процесса, высокую стоимость оборудования, низкую производительность процесса.

Полуавтоматическая сварка (MAG)

Полуавтоматическая сварка производится в среде активного (СО2) или инертного газа. В качестве электрода используется проволока, которая подается автоматически. Сварочные полуавтоматы являются популярным оборудованием. Технология позволяет работать с различными видами металла и получать прочный шов.

К преимуществам полуавтоматической сварки относят:

• большой выбор оборудования, позволяющий подобрать полуавтомат для бытовых или производственных нужд;
• возможность работы с разными видами металла;
• возможность обрабатывать элементы, подвергшиеся коррозии;
• низкая себестоимость работ;
• возможность сваривать элементы толщиной до 5 мм;
• возможность настраивать параметры сварки и постоянно контролировать качество шва.

Из недостатков технологии выделяют только необходимость защиты оператора от тепловой и радиационной дуги, проявляющейся во время работ.

Сварка под флюсом

Эта технология основана на применении порошков – флюсов во время сварочного процесса, которые создают облако защитного газа, предупреждающее окисление шва, а также обеспечивают ровное горение дуги. Оператор может подбирать флюсы с различными присадками, влияющими на характеристики сварочного шва.

Метод сварки полностью автоматизирован. Технология обычно применяется в промышленных условиях. Сварку под флюсом используют в кораблестроении, при строительстве железнодорожных вагонов, в авиационном строительстве и т.д.

К преимуществам технологии относят:

• высокую производительность;
• отсутствие разбрызгивания металла;
• полную автоматизацию процесса (сварка под флюсом не требует от оператора высокой квалификации);
• высокое качество сварочного шва (шов, полученный в результате сварки под флюсом, способен выдерживать повышенные нагрузки);
• высокий уровень безопасности оператора (дуга находится под флюсом и не оказывает воздействие на глаза).

Технология подразумевает использование электрического тока повышенной мощности, что обеспечивает глубокое проплавление металла, следовательно надежность и прочность сварного соединения.

Из недостатков сварки под флюсом выделяют недостаточную маневренность аппаратов. Невозможно производить сварку под флюсом в вертикальном положении и под наклоном, что затрудняет использование метода в монтажных условиях.

Газопламенная сварка

Технология газопламенной сварки подразумевает плавление металла под воздействием открытого горения. При этом виде сварки используют горючие газы: пропан, метан, водород в смеси с кислородом или аргоном. Для проведения сварки необходимы баллоны с рабочими газами и горелка. Не требуется подключение к источнику электроэнергии.

К преимуществам этого метода относят:

• энергонезависимость и возможность проведения сварки в полевых условиях;
• возможность регулировать уровень нагрева металла;
• возможность проводить сварку различных видов металла;
• доступная стоимость расходных материалов.

Из недостатков можно отметить низкую производительность, а также нагрев большого участка металла, что может привести к деформации. Кроме того, процесс требует высокой квалификации оператора.

Электрошлаковая сварка

Этот вид сварки производится следующим образом: между кромками свариваемых элементов насыпается флюс, при нагреве которого образуются шлаки. Расплав металла производится за счет энергии горящих шлаков. Также используется присадочный пруток или проволока. Обычно этот вид сварки применяют для соединения чугунных деталей, также допустима сварка алюминия.

Из преимуществ технологии отмечают:

• высокую производительность процесса;
• возможность выполнять швы сложных конфигураций;
• отсутствие в шве посторонних примесей;
• возможность сваривать толстые элементы.

К недостаткам относят крупнозернистость шва. Для повышения прочности соединений требуется дополнительная термическая обработка.

Электрошлаковая сварка применяется для сваривания толстостенных элементов при производстве турбин, в кораблестроении, при производстве промышленного оборудования и т.д.

Плазменная сварка

Для плазменной сварки используют плазмотрон, с помощью которого происходит расплавка краев соединяемых деталей или присадки. Эта технология обеспечивает высокую глубину плавления, что позволяет создавать ровный тонкий и прочный шов.

Выделяют следующие виды плазменной сварки:

• Лазерная – нагрев происходит с помощью лазерного луча. Этот метод обеспечивает высокую скорость нагрева и охлаждения и снижает время термического воздействия на области вокруг шва, что позволяет минимизировать риски деформации и образования напряжения металла.
• Электронно-лучевая – сварочный процесс происходит в вакууме, применяют электронно-лучевую пушку, луч проникает в глубину металла, поверхность практически не нагревается. Технология позволяет снижать риски деформации, обеспечивает тонкий шов повышенной прочности.
• С закладными нагревателями – такая технология используется для соединения полипропиленового трубопровода.
• Контактная стыковая – в качестве нагревательного элемента используется нагревательный элемент с покрытием из фторпласта.

На сегодняшний день плазменная сварка является самым современным высокотехнологичным методом соединения металлических элементов. Эта технология активно используется в авиастроении, приборостроении, кораблестроении и других областях.

Из преимуществ плазменной сварки выделяют:

• полную автоматизацию процесса;
• экономичность и безопасность;
• ровный, тонкий, прочный сварочный шов;
• возможность сваривать швы сложной конфигурации;
• отсутствие деформации металла.

Технология позволяет вывести производство на новый уровень, сократить расходы на проведение работ, обеспечить высокое качество сварочных швов.

Термомеханическая сварка

Контактный или термомеханический вид сварки производится следующим образом: свариваемые детали плотно прижимают друг к другу, затем через место соединения пропускают электрический ток, обеспечивающий нагрев и соединение элементов. После отключения электрического тока обеспечивается давление на металл, кристаллизация под давлением приводит к образованию сварочного шва. Выделяют следующие виды термомеханической сварки:

• Точечная – деталь зажимают в клещах или электродах сварочного аппарата, в результате обработки получается прочное соединение.
• Стыковая – сварка производится по всей поверхности деталей.
• Рельефная ­– перед началом сварочных работ на детали создают рельефный выступ, при разогреве металла с помощью электрического тока выступ плавится, детали вдавливаются друг в друга под давлением.
• Шовная или роликовая – в этом случае элементы свариваются с помощью ряда точек, образуя прочный шов.

Такой вид сварки активно применяется в различных областях промышленности, в том числе в приборостроении, в авиастроении.

К преимуществам технологии относят:

• возможность сваривать различные виды металла, в том числе кадмий, золото, серебро;
• малый расход электроэнергии на сварочный процесс;
• небольшие риски деформации металла за счет кратковременного нагрева.

Из недостатков выделяют то, что проводить такую сварку можно только внахлест.

К термомеханическим видам сварки также относятся и другие технологии. Например, диффузная сварка, когда соединение происходит за счет диффузии атомов свариваемых металлов при нагреве в вакууме или в среде защитного газа. Кузнечная ­– сварка с помощью высокочастотного тока. Однако подобные технологии не нашли в промышленности широкого применения.