Она подразумевает деление на три основных класса: давление, плавление и термомеханический процесс. Эти три основных типа соединения металлов и есть основа классификации сварки.

Соединение металла давлением подразумевает наличие механического воздействия на объект. В процессе давления металл подвергается деформации и начинает течь, совсем как жидкость. Перемещаясь вдоль поверхности объекта и вступая в химическую реакцию с другими его частями, получаем прочное соединение.

Термомеханический процесс представляет собой наличие как теплового воздействия, так и давления на свариваемую поверхность. Обычно происходит нагревание заготовок, а потом путем приложения механического давления получается монолитное целое.

При сварке путем плавления нет необходимости применять давление на части объекта, который подвергается сварке. Ключевым источником тепла в данном виде сварке выступает сварочная дуга или газовое пламя. Нагревая металл до температуры плавления, можно добиться прочного соединения. Место, где происходит нагрев металла, называют сварочной ванной. Остывая, расплав кристаллизуется, и образуется сварочный шов.

Основные виды сварки:

1. Самой популярной считается ручная электрическая дуга, которая на сегодняшний день является наиболее востребованным видом сварки. Благодаря электрической дуге, возникающей между двумя электродами, один из которых и есть свариваемая заготовка, можно достичь прочного соединения. Электрическая сварка подразумевает под собой разжигание дуги путем короткого замыкания электрода. Это действие приводит к разогреву электрода до необходимой температуры, при которой происходит эмиссия электронов. После чего электроды ускоряют свое движение в электрическом поле и тем самым вызывают ионизацию газа, а это приводит к возникновению стабильного дугового разряда. Температура сварочной ванны в этот момент обычно достигает 6000 градусов по Цельсию. Данный вид сварки требует наличия довольно высокого напряжения тока, поэтому осуществить его от обычной точки электропитания весьма проблематично.

2. Автоматическая с использованием флюса. При таком виде сварки флюс насыпают на поверхность, которую необходимо подвергнуть обработке, и в итоге сам процесс плавления происходит в газовом пузыре и без доступа к нему кислорода. Благодаря применению этой технологии исключается возможность разбрызгивания металла, а форма шва получается ровной, даже если применяется высокочастотное напряжение тока. Преимущества этого типа, в отличие от вышеописанного, очевидны: ровный шов, высокая производительность и надежное качество самого процесса сварки.

3. Электрошлаковая. Этот вид является принципиально новым типом сварки. Суть его заключается в том, что на подготовленную поверхность заготовки насыпается слой шлака, температура плавления которого значительно выше, чем температура плавления самой заготовки. На начальном этапе работ процесс соединения металлов практически полностью аналогичен автоматической сварке с помощью флюса. Однако после того как шлак будет полностью расплавлен, горение дуги останавливается и теперь кромки заготовок будут оплавливаться благодаря теплу, которое выделяется за счет прохождения через расплав тока. Этот вариант отлично подходит для сваривания достаточно больших толщ металла. Благодаря тому что выполнить соединение заготовок можно за один прием, достигается высокая производительность работ. К тому же шов в этом случае получается прочным и ровным.

4. Электронно-лучевая. Этот тип сваривания подразумевает воздействие на поверхность заготовки мощного пучка электронов. Благодаря этому металл разогревается до такой температуры, при которой возможно плавление, в этом случае сварка металла происходит на молекулярном уровне. Благодаря тому что процесс происходит в вакууме, качество шва в этом случае значительно выше, чем в других вариациях. В этом и заключается ее неоспоримое преимущество.

5. Плазменная. Название этого процесса говорит само за себя. Здесь нагревающим элементом выступает ионизированный газ, или, другими словами, плазма. Этот материал достаточно чувствителен к воздействию электрополей благодаря наличию и присутствию электрически заряженных частиц. Под воздействием электрического поля ионы и электроны ускоряют свое движение, нагревая поверхность плазмы до 20-30 тыс. градусов. Преимущества такого типа сварки довольно обширны: она безопасна и экономична, а благодаря довольно узкой зоне нагрева шов получается тонким и практически незаметным.

6. Диффузионная. Незаменима в том случае, если необходимо соединить плохо совместимые металлы, и основана она на принципе диффузии. Суть его заключается в следующем: в специально предназначенную вакуумную камеру помещают заготовки и сдавливают, приложив небольшое усилие. После чего заготовки прогревают путем воздействия на них тока и выдерживают некоторое время.

Способов сварки довольно много, и каждый ее тип предназначен для определенных целей, имеет свои тонкости работы, достоинства и недостатки.

13. Типы сварных соединений и виды сварных швов.

Качество сварного соединения напрямую зависит от типа выбранного шва, электрода и режима работы аппарата. Для этого рекомендуется руководствоваться действующими нормативами, а в частности — ГОСТ 5264-80. В нем подробно описаны характеристики и типы сварных соединений и виды сварных швов. По ГОСТ предъявляются особые требования к выполнению работ.

Стыковые. Наиболее популярный тип соединения, так как он характеризуется минимальным напряжением металла, простотой исполнения и надежностью. В зависимости от толщины свариваемой кромки она может быть обрезана под прямым или косым углом. Также допустимо применение одностороннего скоса.

 Преимущества стыковых сварочных швов: минимальный показатель расхода основного и сварочного металла; оптимальное время сварки; хорошее качество соединений.

Последнее достигается только при соблюдении технологии. Угол скоса может варьироваться от 45° до 60°. Это зависит от толщины металла. Подобная геометрия применяема для листов от 20 мм и более. Также учитываются характеристики материала.

Нахлёсточные. Формирование соединения методом наложения листов друг на друга актуально для толщины металла в пределах от 8-12 мм. При этом в отличие от стыковой сварки нет необходимости обрабатывать поверхность — достаточно ровно обрезать заготовку. Важно правильно рассчитать величину нахлёста.

 Особенности нахлёсточного сварного соединения: увеличен расход основного и наплавленного материала; шов формируется между поверхностью одного листа и торцом другого; область применения — точечная, роликовая и контактная сварка. Перед началом работ листы нужно выровнять, чтобы обеспечить плотный прижим.

Тавровые. Это т-образное соединение, при котором торец одного из листов приваривается к плоскости другого. Для надежности на первом можно сделать одно или двухсторонние скосы. С их помощью увеличивается объем наплавленного металла. Область применения – дуговая сварка металлоконструкций сложной формы.

Перед началом работ нужно учесть следующие факторы: расположение свариваемых элементов – верхнее, боковое или нижнее; рекомендуемый зазор между стыками 2-3 мм для лучшего соединения; стандартное расположение швов – двухстороннее; односторонние формируются только при отсутствии возможности обработки стыка с двух сторон.    Конфигурация скосов стандартная, угол зависит от толщины металла.

Угловые. Применяются для соединения двух элементов конструкции под определенным углом. В отличие от таврового соединения наличие зазора недопустимо. Надежность обеспечивается с помощью скосов и большого объема направленного металла.

Специфика угловых сварных швов: необходима подготовка поверхности – формирование скосов простой или сложной конфигурации; для тонкостенных заготовок допускается одностороннее соединение; учитывается геометрия сварного шва. Подобный способ чаще всего применяется для изготовления резервуаров или аналогичных им по форме конструкции.

 Вспомогательные сварные швы. Кроме вышеописанных основных способов соединения стальных элементов в ГОСТ предусмотрены вспомогательные. Они могут применяться для формирования надежного шва с учетом требуемых эксплуатационных качеств изделия. В зависимости от специфики шва применяются следующие методики формирования сварного стыка:

Прорезные. Необходимы для достижения максимального показателя надежности. В одном из материалов делают углубление для установки другого листа.

Торцовые. Относятся к категории боковых. Листы накладываются друг на друга, швы делаются на торцах конструкции.

С накладками. Рекомендуется для конструкций со сложной конфигурацией поверхности. Применяется специальная накладка, обеспечивающая соединение двух компонентов.

С электрозаклёпками. Процесс формирования соединения аналогичен традиционному заклепыванию. Разница заключается в том, что отверстие заполняется наплавленным металлом.

Выбор того или иного сварного шва зависит от конечного результата – надежности и долговечности соединения.

14. Электрическая дуговая сварка.

Сварка, для выполнения которой применяется зажженная электрическая дуга, является наиболее распространенным способом соединения металлов. Электродуговая сварка, отличающаяся исключительной универсальностью, сегодня успешно применяется практически повсеместно.

Электродуговую сварку выполняют с обязательным использованием источника большого тока, который при этом отличается невысоким напряжением. Такое напряжение одновременно подается как на сварочный электрод (один контакт), так и на свариваемую заготовку (второй контакт). В результате взаимодействия заготовки и электрода между ними образуется электрическая дуга, именно за счет нее и происходит плавление кромок соединяемых деталей. Использование такой дуги, которая и необходима для преобразования энергии электрического тока в тепловую, позволяет получать в зоне электродуговой сварки температуру порядка 5000 градусов, которой вполне достаточно для того, чтобы расплавить любые из известных человечеству металлов.

Технология электродуговой сварки предполагает одновременное плавление металла электрода и соединяемых деталей, за счет которых и формируется так называемая сварочная ванна. Именно в данной ванне и протекают все процессы, характерные для сварки: металл электрода взаимодействует с металлом соединяемых деталей, образуется шлак, который поднимается на поверхность расплавленной сварочной ванны и формирует защитную пленку.

Электродуговая сварка может выполняться электродами двух типов:

• не плавящимися в процессе получения сварного соединения;
• плавящимися.

Когда для электродуговой сварки используется неплавящийся электрод, для формирования сварного шва применяют специальную присадочную проволоку, вводимую в зону действия электрической дуги. При использовании электродов плавящегося типа, которые сами и формируют сварочный шов, в присадочной проволоке нет необходимости.

Чтобы электродуговая сварка проходила с высокой устойчивостью и дуга не гасла, в состав плавящихся электродов добавляют специальные присадки. Это может быть натрий, калий или другие элементы, отличающиеся хорошей степенью ионизации. Для защиты сварного шва от окисления могут использоваться различные газы: аргон; углекислый газ; гелий.

Для выполнения электродуговой сварки с использованием таких газов необходимо использовать сварочные аппараты, в конструкции которых предусмотрены специальные головки. Через последние и подается защитный газ.

Для выполнения сварки с формированием электрической дуги использоваться может как постоянный, так и переменный ток. В большинстве случаев применение постоянного тока является более предпочтительным, так как это дает возможность минимизировать степень разбрызгивания расплавленного металла.

Характеристики электрической дуги. Электрическая дуга, которая формируется при помощи сварочного аппарата, – это, по сути, электрический разряд, протекающий в среде газов. Электр. ток, который перемещается в ней, получает такую возможность благодаря наличию в ней электрического поля. Такую дугу в целях упорядочения терминологии принято называть сварочной.

Сварочная дуга, которая является основным элементом формируемой электрической цепи, характеризуется снижением напряжения. Если сварочный электрод подсоединяется к плюсовому контакту сварочного аппарата, его называют анодом, если к минусовому — катодом. При выполнении электродуговой сварки с использованием переменного тока катоды и аноды попеременно меняются местами.

Важнейшим параметром сварочной дуги является расстояние между взаимодействующими электродами. Такой промежуток, по которому и протекает электрический ток, называется дуговым. Протекание электрического тока по такому промежутку возможно только в том случае, если в нем присутствуют заряженные частицы — электроны и ионы. Изначально, естественно, таких частиц в данном промежутке не существует. Чтобы они появились, необходимо, чтобы был запущен процесс ионизации.

Структура дуговой сварки. Ионизация дугового промежутка происходит следующим образом: с поверхности катода начинают испускаться электроны, которые и заряжают пары и газы, образующиеся над сварочной ванной. Сварочная дуга бывает:

• сжатого типа (ее сечение можно изменять при помощи сопла сварочного аппарата, величины электромагнитного поля, параметров газового потока);
• свободной (ее еще называют дугой прямого действия — параметры дуги данного типа не регулируются, они неизменны).

Виды и методы электродуговой сварки. Сегодня успешно используется несколько методов электродуговой сварки, выбор которых зависит от металлов, из которых сделаны соединяемые детали. Наиболее распространенным методом, используемым для соединения изделий как из черных, так и из цветных металлов, является ручная электродуговая сварка, при которой обязательно обеспечивают защиту сварочной зоны.

Сварка по данному методу выполняется следующим образом. Конец электрода, который подсоединен к электродержателю, начинает нагреваться, когда им прикасаются к соединяемым деталям. Именно в этот момент замыкается электрическая цепь. После того как конец электрода нагрелся, его аккуратно отводят от поверхности деталей на расстояние порядка 5 мм. Протекание электрического тока после такого отвода осуществляется уже через тело зажженной дуги.

Чтобы повысить устойчивость дуги, защитить как дугу, так и зону расплавленного металла от негативных внешних факторов, внести в металл шва специальные раскислители, делающие его более чистым, используют специальную обмазку, наносимую на металлический электродный стержень.

Практически по такой же схеме выполняют электродуговую сварку под слоем защитного флюса, для чего применяются специальные сварочные аппараты, преимущественно автоматического типа. Роль электрода при таком методе выполняет сварочная проволока, которая автоматически подается из специальной бобины. При использовании такой технологии можно с высокой скоростью сваривать изделия большой толщины. Конечно, эти изделия необходимо тщательно подготовить к процессу сварки, на что требуется затратить немало времени и усилий.

Большое распространение получила электродуговая сварка, которая выполняется неплавящимся электродом, изготовленным из вольфрама. Делают такую сварку в среде защитных газов, которые подаются через сопло сварочного аппарата. Здесь используются углекислый газ, гелий или аргон. Данную технологию применяют, чтобы соединить детали, изготовленные из нержавеющей стали, никеля или алюминиевых сплавов.

Для электродуговой сварки с применением защитных газов может также использоваться и плавящаяся электродная проволока. В зону сварки такая проволока подается из специальной бухты. Защитный газ подается через то же самое сопло, через которое поступает и сварочная проволока. Большим преимуществом данной технологии (которая относится к категории газоэлектрической) является возможность регулировки параметров сварочной дуги за счет незначительного изменения состава защитной газовой смеси.

С помощью этой газоэлектрической технологии можно соединять металлы, отличающиеся высокой химической активностью (медь, нержавеющая сталь, магний и др). Следует отметить несколько наиболее значимых преимуществ данной технологии:

• возможность легко выполнять электродуговую сварку деталей, находящихся в различном пространственном положении;
• хороший обзор зоны сварки;
• возможность выполнять электродуговую сварку с высокой скоростью;
• высокая чистота сварочных швов;
• возможность сваривать как очень толстые, так и очень тонкие детали.

Электродуговую сварку можно выполнять при помощи электрода, который имеет трубчатое сечение. Материалами для изготовления таких электродов служат порошковая проволока и смесь флюсов, которые формируют защитный слой сварочной ванны. Присадочным материалом при электродуговой сварке по данной технологии служит сам электрод.