Дуговая сварка, ее разнообразие и применение. Что такое сварка

В наше время, когда очень часто необходимо получить неразъемные соединения, применяется сварка. Что такое сварка? Однозначно ответить на этот вопрос достаточно сложно.

Сварка используется для ремонта сложного промышленного оборудования, теплотрасс, а также нередко применяется для бытовых нужд.

Неразъемные соединения самых разных конструкций, когда применяется общий нагрев, называются сваркой. Деталь получает пластическую деформацию благодаря возникновению межатомных связей. Варить можно:

• металлические детали;
• керамику;
• стекло;
• пластмассу.

Сегодня известно несколько видов сварки, когда происходит плавление металла:

• дуговая;
• электрошлаковая;
• электронно-лучевая;
• плазменная;
• лазерная;
• газовая.

Сварка плавлением, когда происходит нагрев заготовок и их деформация, подразделяются на контактную, высокочастотную и газопрессовую. Кроме того, сварка плавлением имеет качественные результаты работы.

При деформации без нагрева применяется:

• холодная сварка;
• взрыв;
• диффузионное соединение с использованием вакуума.

Источник питания влияет на сварочный процесс. Он может быть:

• дуговым;
• газовым;
• электронно-лучевым.

Применение защитных материалов требует использования других методов сварки:

• с использованием флюса;
• в зоне защитного газа;
• в вакууме.

В зависимости от примененной механизации сварка бывает:

• ручной;
• полуавтоматической;
• автоматической.

Рассмотрим основные виды сварки плавлением.

Ручная технология

В настоящее время ЭДС стала основой при выполнении . Теория сварки в первую очередь изучает ЭДС. Источником тепла становится электрическая дуга, образованная двумя электродами, причем один из них — свариваемая деталь. Электрической дуге можно дать определение как сильнейшему разряду, произошедшему в газовой зоне.

Для того чтобы произошло зажигание дуги, необходимо наличие нескольких критериев:

• короткое замыкание, когда электрод касается заготовки;
• быстрый отвод электрода;
• появление устойчивого горения.

Короткое замыкание требуется для разогрева электрода. Он должен достичь температуры, когда возникает эмиссия электронов.

Образовавшиеся электроны получают сильнейшее ускорение, появляется ионизация газового зазора между анодом и катодом. В результате дуговой разряд получает устойчивое горение.

Электрическая дуга — это мощный источник тепла, достигающий температуры 6000°. В это время максимальное значение сварочного тока равно 3 кА. Напряжение дуги во время работы может достигать 50 В.

Чаще всего используется ЭДС с покрытыми электродами. Ручная сварка, когда применяются такие электроды, предназначена для:

• газовой защиты жидкого металла от попадания окружающего воздуха;
• легирования.

Вернуться к оглавлению

Сварка с использованием флюса

Широкое применение нашла , когда используется плавящийся электрод, а операция происходит под слоем специального флюса.

Его насыпают на деталь, толщина слоя при этом достигает 50 мм. Таким образом предотвращается горение дуги в воздушном пространстве. Образуется газовый пузырь, который находится под жидким флюсом, где происходит горение дуги, полностью изолированной от прямого контакта с кислородом.

Когда выполняется автоматическая сварка, не происходит разбрызгивания раскаленного металла, не нарушается форма шва, причем даже при подаче большого тока. Когда варятся детали с применением флюса, регулируется сила тока, устанавливается максимальный ток 1200 А. Когда варятся детали открытой дугой, достичь такого значения невозможно.

Сварка с флюсом позволяет увеличить сварочный ток. Причем сохраняется отличное качество шва, наблюдается высокая производительность. Для такой сварки необходимо иметь чистую электродную проволоку, подачу которой производит сварочная головка. Она медленно вращается, а проволока в это время двигается вдоль шва.

В сварочную головку по специальной трубке непосредственно в район шва подается зернистый флюс. Он плавится и равномерно закрывает шов. Получается твердая шлаковая корочка.

Основные отличия автоматической сварки, использующей флюс, от дуговой ручной:

• отличное качество шва;
• повышенная производительность;
• величина слоя флюса;
• мощность тока;
• автоматическая выдержка нужной длины дуги.

Вернуться к оглавлению

Сварка с применением шлака

Этот вид электрошлаковой методики считается абсолютно новой технологией соединения металлов. Он был изобретен и полностью разработан учеными института имени Патона.

При работе все заготовки закрываются шлаком, температура нагрева которого выше температуры плавления заготовки, а также электродной проволоки.

Сначала процесс повторяет операции аналогично использованию флюса. Когда образуется жидкий шлак, полностью гасится дуга. Края изделия начинают оплавляться благодаря теплу, которое выделяется, когда ток пропускается через расплав. Этим видом можно сваривать заготовки большой толщины, причем вполне достаточно одного прохода.

Вариант отличается высокой производительностью и отличным качеством шва.

Вернуться к оглавлению

Индукционная сварка

Этот вид сварки считается новым способом, который стал применяться несколько лет назад. Обычно таким методом варятся продольные швы, когда изготавливаются трубы при непрерывной подаче. Этот метод применяется для:

• наплавки твердых сплавов;
• изготовления режущего инструмента.

Металл в этом случае начинает нагреваться за счет использования тока высокой частоты и сильного сдавливания. Индукционная сварка совершается бесконтактно. Локализация токов высокой частоты происходит рядом с поверхностью нагреваемых деталей.

Работа этих установок совершается в следующем порядке. Ток от высокочастотного генератора передается индуктору. В заготовке начинают появляться вихревые токи, происходит сильный нагрев трубы.

Такие станы предназначены для сварки труб, максимальный диаметр которых достигает 60 мм. Скорость обработки равна 50 м/мин. Ламповый генератор мощностью 260 кВт обеспечивает питание. Используется частота 880 кГц.

Можно варить трубы и очень больших диаметров, толщина стенки которых превышает 7 мм. Максимальный диаметр трубы 426 мм, скорость сварки — 30 м/мин.

Словарь медицинских терминов

Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков

сварка

сварки, ж. (тех.). Соединение металлических частей путем заливки промежутков между ними расплавленным металлом. Автогенная сварка.

Соединение металлических частей, нагретых до высокой температуры, путем ковки или сжимания их. Горновая сварка. Контактная сварка.

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.

сварка

Соединение металлических частей в процессе плавления.

Место соединения металлических частей таким способом.

Энциклопедический словарь, 1998 г.

сварка

процесс получения неразъемного соединения деталей машин, конструкций и сооружений при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или при совместном действии того и другого в результате установления межатомных связей в месте их соединения. Сваривают детали из металлов, керамических материалов, пластмасс, стекла и др. Существуют способы сварки, при которых материал расплавляется (дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменная, лазерная, газовая и др.), нагревается и пластически деформируется (контактная, высокочастотная, газопрессовая и пр.) или деформируется без нагрева (холодная, взрывом и др.); способ диффузионного соединения в вакууме. Различают также сварки: по виду используемого источника энергии - дуговая, газовая, электроннолучевая и др.; по способу защиты материала - под флюсом, в защитных газах, вакууме и др.; по степени механизации - ручная, полуавтоматическая и автоматическая.

Сварка

технологический процесс соединения твёрдых материалов в результате действия межатомных сил, которое происходит при местном сплавлении или совместном пластическом деформировании свариваемых частей. С. получают изделия из металла и неметаллических материалов (стекла, керамики, пластмасс и др.). Изменяя режимы С., можно наплавлять слои металла различной толщины и различного состава. На специальном оборудовании в определенных условиях можно осуществлять процессы, противоположные по своей сущности процессу соединения, например огневую, или термическую, резку металлов. Историческая справка. Простейшие приёмы С. были известны в 8≈7-м тыс. до н. э. В основном сваривались изделия из меди, которые предварительно подогревались, а затем сдавливались. При изготовлении изделий из меди, бронзы, свинца, благородных металлов применялась т. н. литейная С. Соединяемые детали заформовывали, подогревали и место соединения заливали заранее приготовленным расплавленным металлом. Изделия из железа и его сплавов получали их нагревом до «сварочного жара» в кузнечных горнах с последующей проковкой. Этот способ известен под названием горновая, или кузнечная, С. Только эти два способа С. были распространены вплоть до конца 19 в. Толчком к появлению принципиально новых способов соединения металлов явилось открытие в 1802 дугового разряда В. В. Петровым. В 1882 Н. Н. Бенардос и в 1890 Н. Г. Славянов предложили первые практически пригодные способы С. с использованием электрической дуги. В начале 20 в. дуговая электросварка постепенно стала ведущим промышленным способом соединения металлов. К началу 20 в. относятся и первые попытки применения для С. и резки горючих газов в смеси с кислородом. Первую ацетилено-кислородную сварочную горелку сконструировал французский инженер Э. Фуше, который получил на неё патент в Германии в 1903. В России этот способ стал известен предположительно к 1905, получил распространение к 191

Процесс дуговой С. совершенствовался, появились её разновидности: под флюсом, в среде защитных газов и др. Во 2-й половине 20 в. для С. стали использовать др. виды энергии: плазму, электронный, фотонный и лазерный лучи, взрыв, ультразвук и др.

Классификация. Современные способы С. металлов можно разделить на две большие группы: С. плавлением, или С. в жидкой фазе, и С. давлением, или С. в твёрдой фазе. При С. плавлением расплавленный металл соединяемых частей самопроизвольно, без приложения внешних сил соединяется в одно целое в результате расплавления и смачивания в зоне С. и взаимного растворения материала. При С. давлением для соединения частей без расплавления необходимо значительное давление. Граница между этими группами не всегда достаточно чёткая, например возможна С. с частичным оплавлением деталей и последующим сдавливанием их (контактная электросварка). В предлагаемой классификации в каждую группу входит несколько способов. К С. плавлением относятся: дуговая, плазменная, электрошлаковая, газовая, лучевая и др.; к С. давлением ≈ горновая, холодная, ультразвуковая, трением, взрывом и др. В основу классификации может быть положен и какой-либо др. признак. Например, по роду энергии могут быть выделены следующие виды С.: электрическая (дуговая, контактная, электрошлаковая, плазменная, индукционная и т. д.), механическая (трением, холодная, ультразвуковая и т. п.), химическая (газовая, термитная), лучевая (фотонная, электронная, лазерная).

Сварка плавлением . Простейший способ С. ≈ ручная дуговая С. ≈ основан на использовании электрической дуги. К одному полюсу источника тока гибким проводом присоединяется держатель, к другому ≈ свариваемое изделие. В держатель вставляется угольный или металлический электрод (см. в ст. Сварочные материалы). При коротком прикосновении электрода к изделию зажигается дуга, которая плавит основной металл и стержень электрода (при металлическом электроде), образуя сварочную ванну, дающую при затвердевании сварной шов. Температура сварочной дуги 6000≈10000 ╟С (при стальном электроде). Для питания дуги используют ток силой 100≈350 а, напряжением 25≈40 в от специальных источников (см. Сварочное оборудование).

При дуговой сварке кислород и азот атмосферного воздуха активно взаимодействуют с расплавленным металлом, образуют окислы и нитриды, снижающие прочность и пластичность сварного соединения. Существуют внутренние и внешние способы защиты места С.: введение различных веществ в материал электрода и электродного покрытия (внутренняя защита), введение в зону С. инертных газов и окиси углерода, покрытие места С. сварочными флюсами (внешняя защита). При отсутствии внешних средств защиты сварочная дуга называется открытой, при наличии их ≈ защищенной или погруженной. Наибольшее практическое значение имеет электросварка открытой дугой покрытым плавящимся электродом. Высокое качество сварного соединения позволяет использовать этот способ при изготовлении ответственных изделий. Одной из важнейших проблем сварочной техники является механизация и автоматизация дуговой С. (см. Автоматическая сварка). При изготовлении изделий сложной формы часто более рациональной оказывается полуавтоматическая дуговая С., при которой механизирована подача электродной проволоки в держатель сварочного полуавтомата. Защиту дуги осуществляют также сварочным флюсом (см. в ст. Сварочные материалы). Идея этого способа, получившего название С. под флюсом, принадлежит Н. Г. Славянову (конец 19 в.), применившему в качестве флюса дроблёное стекло. Промышленный способ разработан и внедрён в производство под руководством академика Е. О. Патона (40-е гг. 20 в.). С. под флюсом получила значительное промышленное применение, т. к. позволяет автоматизировать процесс, является достаточно производительной, пригодна для осуществления различного рода сварных соединений, обеспечивает хорошее качество шва. В процессе С. дуга находится под слоем флюса, который защищает глаза работающих от излучений, но затрудняет наблюдение за формированием шва.

При механизированных способах С. применяют газовую защиту ≈ С. в защитных газах, или газоэлектрическую С. Идея этого способа принадлежит Н. Н. Бенардосу (конец 19 в.). С. осуществляется сварочной горелкой или в камерах, заполненных газом. Газы непрерывно подаются в дугу и обеспечивают высокое качество соединения. Используют инертные и активные газы (см. в ст. Сварочные материалы). Наилучшие результаты даёт применение гелия и аргона. Гелий из-за высокой стоимости его получения используют только при выполнении специальных ответственных работ. Более широко распространена автоматическая и полуавтоматическая С. в аргоне или в смеси его с другими газами неплавящимся вольфрамовым и плавящимся стальным электродами. Этот способ применим для соединения деталей обычно небольших толщин из алюминия, магния и их сплавов, всевозможных сталей, жаропрочных сплавов, титана и его сплавов, никелевых и медных сплавов, ниобия, циркония, тантала и др. Самый дешёвый способ, обеспечивающий высокое качество, ≈ С. в углекислом газе, промышленное применение которой разработано в 50-е гг. 20 в. в Центральном научно-исследовательском институте технологии и машиностроения (ЦНИИТМАШ) под руководством К. В. Любавского. Для С. в углекислом газе используют электродную проволоку. Способ пригоден для соединения изделий из стали толщиной 1≈30 мм.

К электрическим способам С. плавлением относится электрошлаковая С., при которой процесс начинается, как при дуговой С. плавящимся электродом ≈ зажиганием дуги, а продолжается без дугового разряда. При этом значительное количество шлака закрывает сварочную ванну. Источником нагрева металла служит тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через шлак. Способ разработан в институте электросварки им. Е. О. Патона и получил промышленное применение (в конце 50-х гг.). Возможна электрошлаковая С. металлов толщиной до 200 мм (одним электродом), до 2000 мм (одновременно работающими несколькими электродами). Она целесообразна и экономически выгодна при толщине основного металла более 30 мм. Электрошлаковым способом можно выполнять ремонтные работы, производить наплавку, когда требуется значительная толщина наплавляемого слоя. Способ нашёл применение в производстве паровых котлов, станин прессов, прокатных станов, строительных металлоконструкций и т. п.

Осуществление дуговой электросварки возможно также в воде (пресной и морской). Первый практически пригодный способ С. под водой был создан в СССР в Московском электромеханическом институте инженеров ж.-д. транспорта в 1932 под руководством К. К. Хренова. Дуга в воде горит устойчиво, охлаждающее действие воды компенсируется небольшим повышением напряжения дуги, которая плавит металл в воде так же легко, как и на воздухе. С. производится вручную штучным плавящимся стальным электродом с толстым (до 30% толщины электрода) водонепроницаемым покрытием. Качество С. несколько ниже, чем на воздухе, металл шва недостаточно пластичен. В 70-е гг. в СССР в институте электросварки им. Е. О. Патона осуществлена С. под водой полуавтоматом, в котором в качестве электрода использована т. н. порошковая проволока (тонкая стальная трубка, набитая смесью порошков), непрерывно подаваемая в дугу. Порошок является флюсом. Подводная С. ведётся на глубине до 100 м, получила распространение в судоремонтных и аварийно-спасательных работах.

Один из перспективных способов С. ≈ плазменная С. ≈ производится плазменной горелкой. Сущность этого способа С. состоит в том, что дуга горит между вольфрамовым электродом и изделием и продувается потоком газа, в результате чего образуется плазма, используемая для высокотемпературного нагрева металла. Перспективная разновидность плазменной С. ≈ С. сжатой дугой (газы столба дуги, проходя через калиброванный канал сопла горелки, вытягиваются в тонкую струю). При сжатии дуги меняются её свойства: значительно повышается напряжение дуги, резко возрастает температура (до 20000≈30000 ╟С). Плазменная С. получила промышленное применение для соединения тугоплавких металлов, причём автоматы и полуавтоматы для дуговой С. легко могут быть приспособлены для плазменной при соответствующей замене горелки. Плазменную С. используют как для соединения металлов больших толщин (многослойная С. с защитой аргоном), так и для соединения пластин и проволоки толщиной от десятков мкм до 1 мм (микросварка, С. игольчатой дугой). Плазменной струей можно осуществлять также др. виды плазменной обработки, в том числе плазменную резку металлов.

Газовая С. относится к способам С. плавлением с использованием энергии газового пламени, применяется для соединения различных металлов обычно небольшой толщины ≈ до 10 мм. Газовое пламя с такой температурой получается при сжигании различных горючих в кислороде (водородно-кислородная, бензино-кислородная, ацетилено-кислородная С. и др.). Промышленное применение получила ацетилено-кислородная газовая С. Существенное отличие газовой С. от дуговой С. ≈ более плавный и медленный нагрев металла, Это обстоятельство определяет применение газовой С. для соединения металлов малых толщин, требующих подогрева в процессе С. (например, чугун и некоторые специальные стали), замедленного охлаждения (например, инструментальные стали) и т. д. Благодаря универсальности, сравнительной простоте и портативности оборудования газовая С. целесообразна при выполнении ремонтных работ. Промышленное применение имеет также газопрессовая сварка стальных труб и рельсов, заключающаяся в равномерном нагреве ацетилено-кислородным пламенем металла в месте стыка до пластического состояния и последующей осадке с прессованием или проковкой.

Перспективными являются появившиеся в 60-е гг. способы лучевой С., также осуществляемые без применения давления. Электроннолучевая (электронная) С. производится сфокусированным потоком электронов. Изделие помещается в камеру, в которой поддерживается вакуум (10-2≈10-4 н/м2), необходимый для свободного движения электронов и сохранения концентрированного пучка электронов. От мощного источника электронов (электронной пушки) на изделие направляется управляемый электронный луч, фокусируемый магнитным и электростатическими полями. Концентрация энергии в сфокусированном пятне до 109вт/см

Перемещая луч по линии С., можно сваривать швы любой конфигурации при высокой скорости. Вакуум способствует меньшему окислению металла шва. Электронный луч плавит и доводит до кипения практически все металлы и используется не только для С., но и для резки, сверления отверстий и т. п. Скорость С. этим способом в 1,5≈2 раза превышает скорость дуговой С. при аналогичных операциях. Недостаток этого способа ≈ большие затраты на создание вакуума и необходимость высокого напряжения для обеспечения достаточно мощного излучения. Этих недостатков лишён др. способ лучевой С. ≈ фотонная (световая) С. В отличие от электронного луча, световой луч может проходить значительные расстояния в воздухе, не теряя заметно энергии (т. е. отпадает необходимость в вакууме), может почти без ослабления просвечивать прозрачные материалы (стекло, кварц и т. п.), т. е. обеспечивается стерильность зоны С. при пропускании луча через прозрачную оболочку. Луч фокусируется зеркалом и концентрируется оптической системой (например, кварцевой линзой). При потребляемой мощности 50 квт в луче удаётся сконцентрировать около 15 квт.

Для создания светового луча может служить не только искусственный источник света, но и естественный ≈ Солнце. Этот способ С., называется гелиосваркой, применяется в условиях значительной солнечной радиации, Для С. используется также излучение оптических квантовых генераторов ≈ лазеров, Лазерная С. занимает видное место в лазерной технологии.

Сварка давлением . Способы С. в твёрдой фазе дают сварное соединение, прочность которого иногда превышает прочность основного металла. Кроме того, в большинстве случаев при С. давлением не происходит значительных изменений в химическом составе металла, т. к. металл либо не нагревается, либо нагревается незначительно. Это делает способы С. давлением незаменимыми в ряде отраслей промышленности (электротехнической, электронной, космической и др.).

Холодная С. выполняется без применения нагрева, одним только приложением давления, создающим значительную пластическую деформацию (до состояния текучести), которая должна быть не ниже определённого значения, характерного для данного металла. Перед С. требуется тщательная обработка и очистка соединяемых поверхностей (осуществляется обычно механическим путём, например вращающимися проволочными щётками). Этот способ С. достаточно универсален, пригоден для соединения многих металлических изделий (проводов, стержней, полос, тонкостенных труб и оболочек) и неметаллических материалов, обладающих достаточной пластичностью (смолы, пластмассы, стекло и т. п.). Перспективно применение холодной С. в космосе.

Для С. можно использовать механическую энергию трения. С. трением осуществляется на машине, внешне напоминающей токарный станок Детали зажимаются в патронах и сдвигаются до соприкосновения торцами. Одна из деталей приводится во вращение от электродвигателя. В результате трения разогреваются и оплавляются поверхностные слои на торцах, вращение прекращается и производится осадка деталей, С. высокопроизводительна, экономична, применяется, например, для присоединения режущей части металлорежущего инструмента к державке.

Ультразвуковая С. основана на использовании механических колебаний частотой 20 кгц. Колебания создаются магнитострикционным преобразователем, превращающим электромагнитные колебания в механические. На сердечник, изготовленный из магнитострикционного материала, намотана обмотка. При питании обмотки токами ВЧ из электрической сети в сердечнике возникают продольные механические колебания. Металлический наконечник, соединённый с сердечником, служит сварочным инструментом. Если наконечник с некоторым усилием прижать к свариваемым деталям, то через несколько секунд они оказываются сваренными в месте давления инструмента. В результате колебаний сердечника поверхности очищаются и немного разогреваются, что способствует образованию прочного сварного соединения. Этот способ С. металлов малых толщин (от нескольких мкм до1,5 мм) и некоторых пластмасс нашёл применение в электротехнической, электронной, радиотехнической промышленности. В начале 70-х гг. этот вид С. использован в медицине (работы коллектива сотрудников Московского высшего технического училища им. Н. Э. Баумана под руководством Г. А. Николаева в содружестве с медиками) для соединения, наплавки, резки живых тканей. При С. и наплавке костных тканей, например отломков берцовых костей, рёбер и пр., конгломерат из жидкого мономера циакрина и твёрдых добавок (костной стружки и разных наполнителей и упрочнителей) наносится на поврежденное место и уплотняется ультразвуковым инструментом, в результате чего ускоряется полимеризация. Эффективно применение ультразвуковой резки в хирургии. Сварочный инструмент ультразвукового аппарата заменяется пилой, скальпелем или ножом. Значительно сокращаются время операции, потеря крови и болевые ощущения.

Одним из способов электрической С. является контактная С., или С. сопротивлением (в этом случае электрический ток пропускают через место С., оказывающее омическое сопротивление прохождению тока). Разогретые и обычно оплавленные детали сдавливаются или осаживаются, т. о. контактная С. по методу осадки относится к способам С. давлением (см. Контактная электросварка). Этот способ отличается высокой степенью механизации и автоматизации и получает всё большее распространение в массовом и серийном производстве (например, соединение деталей автомобилей, самолётов, электронной и радиотехнической аппаратуры), а также применяется для стыковки труб больших диаметров, рельсов и т. п.

Наплавка. От наиболее распространённой соединительной С. отличается наплавка, применяемая для наращения на поверхность детали слоя материала, несколько увеличивающего массу и размеры детали. Наплавкой можно осуществлять восстановление размеров детали, уменьшенных износом, и облицовку поверхностного слоя. Восстановительная наплавка имеет высокую экономическую эффективность, т. к. таким способом восстанавливают сложные дорогие детали; распространена при ремонте на транспорте, в сельском хозяйстве, строительстве, горной промышленности и т. д. Облицовочная наплавка применяется для создания на поверхности детали слоя материала с особыми свойствами ≈ высокой твёрдостью, износостойкостью и т. д. не только при ремонте, но и при производстве новых изделий. Для этого вида наплавки изготовляют наплавочные материалы с особыми свойствами (например, износостойкий сплав сормайт). Наплавочные работы ведут различными способами С.: дуговой, газовой, плазменной, электронной и т. п. Процесс наплавки может быть механизирован и автоматизирован. Выпускаются специальные наплавочные установки с автоматизацией основных операций.

Термическая резка. Резка технологически отлична от С. и противоположна ей по смыслу, но оборудование, материалы, приёмы выполнения операций близки к применяемым в сварочной технике. Под термической, или огневой, резкой подразумевают процессы, при которых металл в зоне резки нагревается до высокой температуры и самопроизвольно вытекает или удаляется в виде размягченных шлаков и окислов, а также может выталкиваться механическим действием (струей газа, электродом и т. п.). Резка выполняется несколькими способами. Наиболее важный и практически распространённый способ ≈ кислородная резка, основанная на способности железа сгорать в кислороде, применяется обычно для резки сталей толщиной от 5 до 100 мм, возможно разделение материала толщиной до 2000 мм. Кислородной резкой выполняют также операции, аналогичные обработке режущим инструментом, ≈ строжку, обточку, зачистку и т. п. Резку некоторых легированных сталей, чугуна, цветных металлов, для которых обычный способ малопригоден, осуществляют кислородно-флюсовым способом. Кислородная обработка нашла применение на металлургических и машиностроительных заводах, ремонтных предприятиях и т. п.

Дуговая резка, выполняемая как угольным, так и металлическим электродами, применяется при монтажных и ремонтных работах (например, в судостроении). Для поверхностной обработки и строжки металлов используют воздушно-дуговую резку, при которой металл из реза выдувается струей воздуха, что позволяет существенно улучшить качество резки.

Резку можно выполнять высокотемпературной плазменной струей. Для резки и прожигания отверстий перспективно применение светового луча, струи фтора, лазерного излучения (см. Лазерная технология).

Дальнейшее развитие и совершенствование методов сварки и резки связано с внедрением и расширением сферы применения новых видов обработки ≈ плазменной, электронной, лазерной, с разработкой совершенных технологических приёмов и улучшением конструкции оборудования. Возможно значительное расширение использования С. и резки для подводных работ и в космосе. Направление прогресса в области сварочной техники характеризуется дальнейшей механизацией и автоматизацией основных сварочных работ и всех вспомогательных работ, предшествующих С. и следующих за ней (применение манипуляторов, кантователей, роботов). Актуальной является проблема улучшения контроля качества С., в том числе применение аппаратов с обратной связью, способных регулировать в автоматическом режиме работу сварочных автоматов. См. также Вибрационная (вибродуговая) наплавка, Высокочастотная сварка, Взрывная сварка, Диффузионная сварка, Конденсаторная сварка, Термитная сварка, Электролитическая сварка, Сварка пластмасс, Сварка в космосе.

Лит.: Справочник по сварке, т. 1≈4, М., 1960≈71; Глизманенко Д. Л., Евсеев Г. Б., Газовая сварка и резка металлов, 2 изд., М., 1961; Технология электрической сварки плавлением, под ред. Б. Е., Патона, М. ≈ К., 1962; Багрянский К. В., Добротина

А., Хренов К. К., Теория сварочных процессов, Хар., 1968; Хренов К. К., Сварка, резка и пайка металлов, 4 изд., М., 1973; Словарь-справочник по сварке, сост. Т. А. Кулик, К., 197

К. К. Хренов.

Википедия

Сварка

Сва́рка - процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.

Неразъёмное соединение, выполненное с помощью сварки, называют сварным соединением. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварку применяют и для неметаллов - пластмасс, керамики или их сочетания.

При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга , электрический ток, газовое пламя, лазерное излучение , электронный луч, трение , ультразвук . Развитие технологий позволяет в настоящее время проводить сварку не только в условиях промышленных предприятий, но в полевых и монтажных условиях, под водой и даже в космосе. Процесс сварки сопряжён с опасностью возгораний; поражений электрическим током; отравлений вредными газами; поражений глаз и других частей тела тепловым, ультрафиолетовым, инфракрасным излучением и брызгами расплавленного металла.

Сварка осуществима при следующих условиях:

1) применении очень больших удельных давлений сжатия деталей, без нагрева;

2) нагревании и одновременном сжатии деталей умеренным давлением;

3) нагревании металла в месте соединения до расплавления, без применения давления для сжатия.

Примеры употребления слова сварка в литературе.

Я решила взяться за дело всерьез и пошла на курсы автосварщиков, поскольку, по моим представлениям, эти курсы должны посещаться исключительно мужчинами, однако в автомастерской я обнаружила еще шестнадцать таких же юных обольстительниц, которые, судя по всему, явились сюда с той же целью - во всяком случае, на сварку они обращали внимания не больше, чем я, и многие ушли раньше времени.

Николай Бенардос - изобретатель, создал способ электрической дуговой сварки с помощью угольных электродов.

То, что вы там видите, это самопроизвольная диффузионная вакуумная сварка .

Стойки ворот изготовляются из цельнометаллических труб, в них просверливается потихоньку несколько отверстий или прожигается сваркой , затем в нижнее вливается парафин, чтобы добро не уходило в землю, а в верхнее отверстие заливают сироп с дрожжевой начинкой, бросают для крепости и балдежа табачок, медный купорос.

Приложением к отчету были изотермы и другие кривые, характеризующие режимы сварки .

Ибо в технологических картах записана одна операция: сварка карданного вала, а она автоматизирована.

Даже если в конверторном цехе появятся десять таких дам, как на участке сварки труб большого диаметра, вы не повысите производительности труда даже на полпроцента, потому что там надо менять оборудование.

Впоследствии мы научились даже припаивать метеоры к оболочке ракеты, благо солнечной энергии у нас достаточно, а аппараты гелиогенной сварки мы всегда брали с собой.

Специалисты по ядерным двигателям, по антигравитации, сварке металлов и пластмасс, кибернетике, сжижению газов.

Вдохнул успокоительный запах сварки Грузные сварочные автоматы ползали по воронке, по уложенным спиралью броневым плитам.

Значит, там не только гремят тюбинги, выталкиваемые из кассет, чтобы занять положенные им места, - там еще идет и сварка !

Всю работу - разгрузку тюбингов, сборку их в трубы туннелей, наконец, сварку их - выполняет одна грандиозная машина - комбайн.

Про любой новый сложный механизм, будь то токарный станок, двухкамерный карбюратор, пулемет, аппарат для автогенной сварки , он вызубривал какую-нибудь звучную техническую фразу и любил повторять ее, чувствуя себя знатоком всех тонкостей.

Последнее представляет собой П-образный вертикальный профиль, который крепится при помощи точечной сварки к тыльной стороне панели.

Однако постепенно качество стали после ковки и сварки начало улучшаться, хотя до дорогой зарубежной инструментальной стали было еще далеко.

Сварка, проще говоря – соединение материалов путем их сплавления . Этот процесс происходит под действием высокой температуры. При этом происходит расплавление краев свариваемых деталей и вдобавок – дополнительно вводимого в зону сварки такого же материала. В результате получается аккуратный, практически монолитный сварочный шов, который надежно скрепляет эти детали. В основном сварку применяют для соединения металлов, хотя иногда используют и при работе с пластмассами. Мы будем рассматривать сварку металлов, как наиболее распространенную – этой технологией многие пользуются дома.

Чтобы расплавить края деталей, нужна очень высокая температура. Она получается при помощи так называемой сварочной дуги. Это тот самый огненно – яркий поток плазмы, который все видели, когда сварщик «чиркает» сварочным электродом по металлу, а потом отводит его на некоторое расстояние. Дело в том, что к самой детали подведен один из электродов сварочного аппарата, а в руке сварщик держит другой. При касании под действием тока большой силы и возбуждается сварочная дуга. Ток имеет такую большую силу – сотни Ампер, что даже отведя электрод на несколько сантиметров, сварочная дуга не гаснет. Этот процесс называется «возбуждением сварочной дуги». Здесь важную роль имеет мастерство сварщика.

Дальше идет сам процесс сварки. Медленно ведя электродом над краями деталей, сварщик вызывает их расплавление высокой температурой – несколько тысяч градусов. При этом расплавляется и кончик электрода в руке сварщика. Расплавленный металл, смешиваясь, образует так называемую «сварочную ванну», которая, застывая, и образует сварочный шов. После этого на правильно выполненном шве образуется шлаковая корка и не должно быть прожогов металла и так называемых «кратеров». «Кратеры» - это дефект сварки. Они образуются при резком прерывании сварки и представляют собой углубление в металле – напоминает лунный кратер. Это слабое место и опытный сварщик никогда не оставляет таких дефектов.

Сварочный электрод – не просто проволока. Внутри это проволока, которая может быть из разных металлов и сплавов. Она покрыта специальным покрытием. Расплавляясь, оно образует газовую защиту «сварочной ванны» от кислорода, специальные легирующие добавки улучшают свойства металла, кроме того образуется шлаковая корка на шве. Эта корка – не дефект. Она защищает быстро остывающий металл от действия кислорода, не давая ему окисляться, и атмосферного азота, который ухудшает свойства металла. Кроме того, охлаждение происходит не так быстро. Как видим – каждая мелочь имеет свое большое значение.

Основное устройство в процессе сварки – сварочный аппарат. Его назначение – из обычного напряжения в 220 вольт получить ток низкого напряжения, но очень большой силы. Сейчас это уже не примитивные трансформаторы. Современный сварочный аппарат называется «сварочный инвертор». Именно такие устройства можно увидеть в магазине, а кое у кого они есть и дома.

Это устройство имеет довольно скромные размеры, благодаря особой схеме преобразования тока. На входе обычное сетевое напряжение с частотой 50 Гц превращается в высокочастотное, с частотой в сотни килогерц. Затем при помощи трансформатора происходит преобразование тока и напряжения. Секрет здесь в том, что высокочастотные трансформаторы гораздо компактнее, чем низкочастотные. Затем ток переменный превращается в постоянный и подается на электроды. Это очень упрощенная схема, конечно. На самом деле все гораздо сложнее.

Все преобразования тока в сварочном инверторе контролируются процессором. Это позволяет не только точно соблюдать техпроцесс, но и легко менять режимы для разных металлов и сплавов. Даже можно запрограммировать нужный режим! Кроме того, имеются некоторые автоматические режимы, которые позволяют даже новичку выполнять сварку легко и качественно.

Конечно, это не единственный вид сварки, просто самый распространенный. Есть еще плазменная и лазерная сварка, аргонно – дуговая и газовая и много других разновидностей. Но в основном они применяются в промышленности.

В нашу эпоху ручная дуговая сварка — ведущий способ соединения отдельных деталей при создании металлоконструкций. Сегодня сварку применяют совместно с литьем, штампованием и прокатом частей заготовок изделий. Такая сварка почти повсеместно вытеснила дорогостоящие и сложные цельноштампованные изделия. Как же работает современная сварка и при помощи данного метода?

Принцип работы электросварки

Сварка электродом

Тепло, необходимое, чтобы расплавить основной металл (а также электродный стержень), получают в процессе образования электрической дуги. Расплавы металлов, как основного, так и электродного, смешиваются в образующейся при этом особой сварочной ванночке. Таким путем при затвердевании и получается . Стальной электрод содержит специальное покрытие. Когда оно плавится, то создает защиту самой сварочной ванночки в виде шлака и газового облака. Защита нужна от азота и прочих газов, содержащихся в воздухе.

Чтобы поддерживать электрическую дугу, на электрод и свариваемую деталь подают электроэнергию от специального устройства. При действии температуры электрической дуги края свариваемых деталей (вместе с электродным металлом) плавятся. При этом образуется сварочная ванночка, некоторое время пребывающая расплавленной. Температура внутри дуги составляет не менее 4 тыс. градусов. В такой ванночке металл электрода соединяется с металлом свариваемого изделия, расплавленный же шлак всплывает. Так получается защитное покрытие. Энергию, от которой зажигается и непрерывно горит дуга, получают от специального трансформатора.

Виды электросварки

Сегодня сварку производят посредством постоянного и очень часто переменного тока. Сваривая металлические детали постоянным током, как источник питания применяют сварочные выпрямители. Однако могут употребляться и особого рода преобразователи. При сваривании переменным током употребляются сварочные трансформаторы специальной конструкции. Чаще всего применяется эл. дуговая сварка, когда используется плавящийся в дуге электрод. Подобная сварка – больше всего распространена. Ее применяют для сваривания или наплавления самых разнообразных легированных или углеродных сталей, или некоторых цветных металлов.

Электроды и присадочная проволока

Заметьте, что при сваривании постоянным током сварочные швы содержат гораздо меньше брызг металла. Есть различные виды электросварки, однако чаще всего при сваривании металлов употребляются электроды как плавкие, так и неплавкие (угольные). В случае плавкого электрода швы формируются путем расплавления подобного электрода. При неплавящемся же - расплавлением особой присадочной проволоки, вводимой прямо внутрь сварочной ванночки. Ручное сваривание с поддержанием дуги посредством неплавящегося электрода происходит следующим образом: свариваемые края изделия плотно стыкуются.

Дуга горит между этим неплавким электродом (который делается из угля и даже графита) и самим сваривающимся изделием. Края деталей и особый присадочный материал, вводящийся в зону горящей дуги, разогреваются и быстро плавятся. В таком случае тоже образуется ванночка, содержащая расплавленный металл. Кристаллизуясь, металл внутри этой ванны и создает сварочный шов. Именно такой метод используют или наплавляя твердые сплавы.

Когда идет сварка металла посредством плавящегося электрода, тогда электрическая дуга начинает гореть аналогично свариванию первым способом. Только в таком разе электрод расплавляется вместе с кромками изделия. Именно так получается общая ванна, содержащая расплавленный металл. Кристаллизуясь внутри такой ванночки, металл формирует шов. Такой способ чаще всего применяется при ручном сваривании металлов. При всей своей универсальности и удобстве ручная электросварка имеет не только преимущества, но и определенные недостатки. Давайте рассмотрим их подробнее.

Преимущества и недостатки дуговой сварки ручного типа

Если вы желаете приобрести сварочное оборудование, необходимо четко осознавать, что цена оборудования для электросварки зависит от его функциональных возможностей. Вот эти основные возможности ручной электросварки, обеспечивающие решение фактически всех задач по соединению металлов:

• Возможность сваривания во всех пространственных расположениях
• Возможность сваривания в местах, имеющих ограниченный доступ
• Возможность относительно быстрого перехода между свариваемыми материалами
• Ручная электросварка – это возможность сваривания самых разных сталей, что обеспечивается широким спектром выпускаемых электродов
• Подобная сварка проста; кроме того, ее относительно легко перевозить в нужное вам место

Принципиальная схема РДС

Кроме вышеперечисленных достоинств, ручная электросварка имеет и свои недостатки. Вот основные из них:

1. Вредные условия, возникающие в процессе сваривания

2. Качество сварных соединений очень зависимо от квалификации самого сварщика

3. Низкий КПД и относительно невысокая производительность, если сравнивать с другими сварочными технологиями

Учтите, что благодаря навыкам, которые вы автоматически получаете, работая с ручным сварочным аппаратом, вы сможете сделать массу полезного для своей дачи, гаража или загородного дома. Наверняка, сделав первые успешные шаги, вы захотите сделать для себя нечто потрясающее.

Дуга электросварки

После того, как мы разобрали достоинства и отрицательные черты ручной сварки, давайте выясним, как варить электросваркой. Прежде всего, чтобы возбудить дугу, сварщик кончиком электрода касается металла, немедленно отводя его кончик на 3 мм. Именно тогда вспыхивает дуга, равноудаленная длина которой поддерживается посредством постепенного опускания самого электрода, в меру его плавления. Очень важно, что перед формированием дуги вы должны закрывать лицо щитком. Есть еще и другой способ зажечь дугу: сварщик проводит кончиком электрода по поверхности детали, затем немедленно уводит его на короткое расстояние. При этом тоже возбуждается дуга.

Дуга — влияние на качество шва

Учтите, что дугу надо поддерживать как можно короче. Дело вот в чем: короткая дуга дает гораздо меньшее количество мелких металлических капель. Кроме того, электрод плавится в спокойном темпе, давая ровный пучок искр. В таком случае глубина проплавления выходит большей. Если ручная электросварка не будет обеспечивать достаточно большую глубину проплавления, то электрод, плавясь, станет окисляться, сильно затем разбрызгиваясь. От этого шов выходит неровный, в нем много оксидов.

Имейте в виду, что длину дуги вы можете контролировать по звуку, появляющемуся при горении. Электрической дугой оптимальной длины издается равномерный звук на одном тоне. Слишком же длинной издается более резкий тон, он часто прерывается и сопровождается громкими хлопками. Если дуга вдруг обрывается, ее возбуждают снова, тщательно заваривая провал там, где случился обрыв дуги. После этого продолжают сваривать шов.

Если свариваются особо ответственные места, которые будут работать при переменных нагрузках и подвергаться явлению «усталости», зажигать дугу разрешается только вне зоны самого шва. В противном случае это часто причиняет «ожог» поверхности, а это станет причиной будущего разрушения в этом конкретном месте сварного шва. Квалификация сварщика в случае сваривания стальных изделий имеет значительное влияние на то, сколь умело выполняется зажигание и дальнейшее контролирование длины дуги.

Отклонение сварочной дуги при сварке

Ведь от умения поддерживать длину дуги напрямую зависит качество сварных швов, а в конечном итоге — прочность соединения. Очень важно при этом умело манипулировать электродом, перемещая его по линии накладываемого шва, придавая ему требуемую форму. Трудно только то, что при такой сварке все указанные операции делаются человеком, без использования специальных механизмов, т. е. вручную.

Как режим сварки влияет на шов

Размеры сварочного шва не зависимы от типа (например, угловой, стыковой или прочий шов). Главным образом, они определяются режимом сваривания. Главный показатель самого шва – его коэффициент формы при проваре. Он представляет собой отношение ширины сварного шва к его глубине. Ручная дуговая сварка способна менять данный показатель в широком диапазоне. Этот коэффициент меняется уменьшением ширины сварного шва. Рост глубины проплава уменьшает его ширину, в противном случае - увеличивает ее.

Влияние параметров тока

В сварке важна также сила тока, поскольку с ее увеличением растет глубина проплава, уменьшение же уровня тока уменьшает проплав. Учтите, что металл плотнее, тем больше проплав при данном уровне тока. Однако на ширину вашего шва ток практически не влияет. Большое влияние на шов имеет также род тока. Сваривание постоянным током делает шов уже. Особенно заметным такое изменение сварочного шва становится на более высоких значениях напряжения (более 30 В). Общеизвестно, что ручная дуговая сварка требует электродов разных диаметров.

Их уменьшение на одинаковом токе сокращает подвижность горящей дуги, а это значительно увеличивает глубину проплава, сокращая также ширину шва. Из-за этой причины, с уменьшением поперечника электрода, значительно возрастает глубина сварочного шва. Именно повышение подвижности горящей дуги (от увеличения размера электрода) делает весь шов шире. И последний показатель — напряжение дуги. Оно почти не меняет глубины показателя глубины проплава, однако изменяет ширину сварного шва.

Когда напряжение возрастает, общая ширина сварочного шва значительно увеличивается. Когда же оно снижается - эта ширина уменьшается. Такой подход широко практикуется в автоматизированных способах сварки, чтобы регулировать ширину шва в процессе наплавки. Однако в случае ручной сварки уровень напряжения меняется незначительно (он составляет 18-22 В). Такое напряжение практически никак не меняет ширины шва. Чтобы овладеть всеми тонкостями мастерства, вам придется немало потрудиться для получения сноровки.

Если вы хотите научиться варить газом, то статья по ссылке будет вам полезна.

Обучение основам мастерства

В этом вам очень поможет просмотр видео . Конечно же, чтобы научиться более сложным приемам сваривания, вам потребуется более глубокая информация. Например, профессиональные пособия, описывающие сложные процессы и содержащие специфическую техническую информацию. Если хотите научиться варить, то лучше начинать с электродов поперечником 3 мм, поскольку они — самые популярные. Электроды потоньше варят слишком тонкий металл, а для толстых требуется уже мощный аппарат.

Приобретя сварочный аппарат, стоит потратить несколько часов, самостоятельно обучаясь основам электросварки. Такой подход откроет вам огромные возможности к практическому применению ее в частном строительстве, при ремонте садовых принадлежностей или сборке разнообразных металлоконструкций.

Дуговая сварка

Дуговая сварка - процесс, при котором теплота, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счёт электрической дуги , возникающей между свариваемым металлом и электродом. Под действием теплоты электрической дуги кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну , которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. При затвердевании металла образуется сварное соединение . Энергия, необходимая для образования и поддержания электрической дуги , получается от специальных постоянного или переменного тока.

История электросварки

Классификация

Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени механизации процесса, рода тока и полярности, типа сварочной дуги, свойств сварочного электрода , вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.

По степени механизации различают:

• ручную дуговую сварку
• полуавтоматическую дуговую сварку
• автоматическую дуговую сварку

Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определённой длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.

При ручной дуговой сварке указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.

При полуавтоматической дуговой сварке плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.

При автоматической дуговой сварке под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его длине, в то же время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.

По роду тока различают:

• электрическая дуга , питаемые постоянным током прямой полярности (минус на электроде)
• электрическая дуга , питаемая постоянным током обратной (плюс на электроде) полярности
• электрическая дуга питаемая переменным током

По типу дуги различают

• дугу прямого действия (зависимую дугу)
• дугу косвенного действия (независимую дугу)

В первом случае дуга горит между электродом и основным металлом, который также является частью сварочной цепи, и для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и на электродах; во втором - дуга горит между двумя электродами.

Cм. также

Источники

• Сайт, посвященный 150-летию Николая Гавриловича Славянова

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Дуговая сварка" в других словарях:

Современная энциклопедия

дуговая сварка - Сварка плавлением, при которой нагрев осуществляется электрической дугой. [ГОСТ 2601 84] [ГОСТ Р ИСО 857 1 2009] [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики сварка, резка, пайка EN arc welding DE… … Справочник технического переводчика

Дуговая сварка - (электродуговая сварка), сварка плавлением, при которой детали в месте соединения нагреваются электрической дугой. Дуговой разряд возбуждается в основном между свариваемым металлом и плавящимся или неплавящимся электродом (стержень, пластина или… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

- (электродуговая сварка) вид сварки, при которой кромки свариваемых металлических частей расплавляют дуговым разрядом между электродом и металлом в месте соединения … Большой Энциклопедический словарь

ДУГОВАЯ СВАРКА - способ соединения металлических частей путём местного сплавления их кромок теплотой дугового разряда между электродом и металлом в месте соединения … Большая политехническая энциклопедия

дуговая сварка - 2.6 дуговая сварка: Сварка плавлением, при которой необходимую температуру плавления получают посредством электрической дуги. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

дуговая сварка - сварка, при которой свариваемые поверхности нагреваются электрической дугой, которая плавит основной металл и стержень электрода (при металлическом электроде, образуя сварочную ванну, дающую при затвердевании сварной шов.… … Энциклопедический словарь по металлургии

Электродуговая сварка, сварка плавлением, при к рой нагрев соединяемых деталей осуществляется электрической дугой. Дуговой разряд возбуждается между свариваемым (основным) металлом и электродом(дуга прямого действия); между двумя электродами без… … Большой энциклопедический политехнический словарь

- (электродуговая сварка), вид сварки, при которой кромки свариваемых металлических частей расплавляют дуговым разрядом между электродом и металлом в месте соединения. * * * ДУГОВАЯ СВАРКА ДУГОВАЯ СВАРКА (электродуговая сварка), вид сварки, при… … Энциклопедический словарь

Arc welding (AW) Дуговая сварка. Группа методов сварки, осуществляющих соединение металлов путем нагрева дугой с или без приложения давления и с или без использования присадочного металла. (