Виды сварки и сварочного оборудования

Сварка относится к востребованной технологии, во время нее производится соединение изделий из металлов, сплавов. Благодаря ей удается получить прочный шов, он выдерживает разные механические и физические воздействия, не теряет основных свойств при частых перепадах температур, влажности. В производстве используются варианты сварочных работ, но они все имеют одинаковый принцип воздействия – разогрев двух сторон металла до перемешивания состава, чтобы в итоге образовалась общая молекулярная решетка. Это можно достичь разными способами, ниже можно рассмотреть популярные виды и особенности.

Виды сварки

Классификация способов сварки зависит от критериев – защита расплавленного металла от кислорода воздуха, способ управления процессом, материал. Учитываются технологические особенности сварочных работ.

Дуговая

При сварке возникает тепло для локального плавления металла заготовок благодаря горению электрической дуги между электродом и заготовками. Для зажигания электрод касается поверхности на краткое время, а затем отводится на расстояние 2 — 5 мм. Чем короче дуга, тем выше ее температура.

Для соединения деталей используются методы сварки:

• Ручная сварка, при которой все манипуляции с электродом выполняются самим сварщиком;
• Полуавтоматическая сварка, где электродная проволока подается механизмом, установленным в сварочном аппарате;
• Автоматическая сварка, когда процесс сварки выполняется по заданному алгоритму.

Дуговая сварка может быть реализована плавящимися и неплавящимися угольными или вольфрамовыми электродами и добавочной проволокой. Чтобы защитить расплавленный металл от контакта с воздухом, механизированные способы сварки проводятся под флюсом или в среде инертного газа. Это помогает предотвратить окисление металла и обеспечить качество сварочного соединения.

Плюсы:

• Высокая прочность соединения;
• Подходит для разных материалов;
• Быстрота выполнения сварочных работ;
• Относительная доступность и низкая цена.

Минусы:

• Тщательная подготовка поверхности;
• Возникает деформация материала;
• Нужны навыки и опыт;
• Организация безопасности.

Газовая

Газовая сварка отличается от дуговой сварки тем, что, нагрев и охлаждение материала происходят более медленно. Этот метод сварки является более удобным при работе с тонкостенной сталью, цветными металлами и наплавки. Отсутствие зависимости от электроэнергии позволяет выполнять сварочные работы в полевых условиях.

Газовая сварка производится путем смешивания горючего газа (обычно ацетилена) с кислородом. При поджигании смеси образуется пламя, которое обеспечивает высокую температуру, достаточную для плавления металла. Это позволяет проводить сварку и соединять металлические детали.

Для работ необходимо оборудование, включающее сварочный горелку, баллоны с горючим газом и кислородом, манометры для контроля давления, регулирующие клапаны и шланги для подачи газа. Оборудование должно быть правильно подключено и настроено для безопасной и эффективной работы.

Плюсы:

• Высокая мобильность;
• Хорошая контролируемость;
• Возможность сварки разных металлов.

Минусы:

• Ограниченная скорость работы;
• Влияние на окружающую среду;
• Требования к обслуживанию оборудования.

Точечная

В более общем смысле, этот метод сварки известен как контактная сварка, однако распространенной стала точечная сварка, поэтому в повседневной речи это соединение называют точечной сваркой. Она применяется для сварки листовой стали. Листы укладываются наложенными друг на друга, сильно сжимаются электродами, через которые пропускается высокий электрический ток величиной в тысячи ампер.

Для точечной сварки не требуется квалификация рабочего, но для ее осуществления необходимо оборудование, а также она ограничена по толщине и форме соединяемых деталей. Однако точечная сварка хорошо поддается автоматизации и обладает высокой производительностью. Она получила распространение в массовом производстве на конвейерных линиях. Наиболее ярким примером являются сварочные роботы в автомобильной промышленности.

Плюсы точечной сварки:

• Автоматизация и высокая производительность;
• Прочное соединение;
• Экономия материалов.

Минусы:

• Ограничения в толщине и форме деталей;
• Зависимость от оборудования;
• Потенциальные деформации.

Плазменная

Плазменная сварка – процесс соединения материалов, при котором с помощью электрической дуги образуется плазма - ионизированный газ с очень высокой температурой.

Процесс плазменной сварки осуществляется с использованием сварочного оборудования, в котором создается электрическая дуга между электродом и сварочным материалом. Высокая энергия дуги приводит к ионизации газа и образованию плазмы. Температура плазмы может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия.

Одной из особенностей плазменной сварки является возможность добиться высокой концентрации тепла и энергии в относительно узкой зоне сварки, что позволяет выполнять точную и мелкодетальную сварку. Плазменная сварка может применяться для сварки металлических материалов – сталь, алюминий, титан, нержавеющая сталь и другие.

Плюсы:

• Высокая точность и качество сварки;
• Высокая производительность;
• Регулировка сварочных параметров;
• Возможность сварки в разных условиях.

Минусы:

• Высокая стоимость оборудования;
• Ограниченность толщины свариваемых материалов.

Лазерная

Лазерная сварка – высокотехнологичный метод сварки, использующий лазерное излучение для соединения материалов. В процессе лазерной сварки энергия лазерного луча наносится на поверхность свариваемых деталей, что приводит к плавлению и соединению материалов.

Главным источником энергии в лазерной сварке является лазерный генератор, который создает узкий и интенсивный луч лазера. Этот луч сконцентрирован и фокусируется на сварочном шве и способен нагревать металл до очень высокой температуры, достаточной для плавления и образования прочного соединения.

Плюсы:

• Высокая точность и контроль;
• Минимальные деформации;
• Безконтактный процесс;
• Высокая скорость сварки;
• Подходит для разных материалов.

Минусы:

• Высокая стоимость оборудования;
• Ограничения в толщине материалов;
• Точность выравнивания деталей.

Фрикционная

Фрикционная сварка – инновационный метод сварки, основанный на использовании механического трения для сварочного соединения. При фрикционной сварке две свариваемые пластины или профили объединяются путем их вращения и нажима, что приводит к образованию сильного сварочного соединения без добавления дополнительного материала.

Принцип основывается на высокой механической энергии, вызывающей трение между свариваемыми поверхностями. Это трение приводит к повышению температуры и пластическому состоянию материала. После нагрева материалы контролируемо уплотняются друг к другу путем давления, и сварочное соединение окончательно формируется.

Плюсы:

• Сварка без плавления;
• Высокая прочность соединения;
• Безопасность и экологическая чистота;
• Подходит для разных материалов;
• Автоматизация и производительность.

Минусы:

• Требуется высокая точность выравнивания деталей;
• Ограничения по толщине материалов.

Электронно-лучевая

Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) – метод сварки, который использует электронный луч для соединения материалов. В процессе ЭЛС электроны ускоряются и направляются к свариваемым деталям, создавая высокую энергию, которая способна плавить и соединять металлы.

Принцип заключается в создании электронного луча, который управляется и направляется с помощью магнитных полей и аппаратуры. При ударе электронов о поверхность материала, происходит выделение тепла, которое расплавляет металл и образует сварочный шов.

Плюсы:

• Высокая скорость сварки;
• Минимальные деформации;
• Высокая глубина сварочного шва;
• Точность и качество сварки;
• Автоматизация и программируемость.

Минусы:

• Высокие требования к вакууму;
• Ограничения по размерам и форме деталей;
• Высокая стоимость оборудования.

Виды сварочных аппаратов

К распространенному относится дуговой сварочный аппарат, который основан на использовании электрической дуги для соединения металлических материалов. Дуговые сварочные аппараты могут быть двух типов: сварочные аппараты с покрытым электродом и сварочные аппараты с инертным газом.

Сварочные аппараты с покрытым электродом, также известные как аппараты для дуговой сварки штангами, используют покрытые электроды с составом, который создает защитный газ и образует шлак. Этот шлак защищает сварочный шов от окисления и других воздействий окружающей среды.

Сварочные аппараты с инертным газом – оборудование для MIG/MAG-сварки, работают на основе защитных газов, которые предотвращают окисление сварочного шва. Аппаратами можно осуществлять сварку металлов, включая сталь, алюминий и нержавеющую сталь, что делает их очень универсальными.

Существуют еще такие виды, как TIG-сварочный аппарат и плазменный сварочный аппарат. TIG-сварочный аппарат используется для сварки металлических материалов с использованием тугоплавкого электрода и инертного газа для защиты сварочного шва. Плазменные сварочные аппараты используются при сварке изделий плазмой, которая создается высокотемпературной дугой.

Сварочные материалы – виды и особенности

Во время сварки обычно используются материалы:

• Электроды для дуговой сварки с покрытием. Они имеют вид металлических стержней, покрытые составом. При выборе электрода необходимо учитывать тип металла, который будет свариваться, а также требования к прочности и качеству сварки;
• Проволока используется в MIG/MAG-сварке и может быть разного диаметра и состава. Она обеспечивает подачу расплавленного металла для сварочного шва. Выбор проволоки зависит от типа металла, его толщины и требований к прочности соединения;
• Защитные газы применяются для защиты сварочного шва от окисления и других воздействий. Инертные газы, аргон или гелий, обычно используются для TIG-сварки, тогда как смеси инертных и активных газов применяются в MIG/MAG-сварке.

Оснастки и принадлежности

При сварке применяются следующие защитные средства и принадлежности:

• Щитки. Они предназначены для защиты лица и глаз сварщика от яркого света, искр и брызг расплавленного металла. Они изготавливаются из прозрачного пластика. Щитки имеют размеры и формы, и могут быть как стационарными, так и подвижными;
• Перчатки. Для защиты рук от высоких температур, искр, расплавленного металла. Перчатки обладают термоизоляционными свойствами и могут быть изготовлены из кожи, арамидных волокон или других материалов;
• Шлемы. Для защиты головы и лица от высоких температур, искр, брызг расплавленного металла и ударов. Шлемы оснащены светофильтром, который позволяет сварщику видеть сварочную дугу, защищает глаза от яркого света.

Оборудование для подготовки и обработки швов

Оборудование для подготовки и обработки швов играет важную роль в сварке, так как оно обеспечивают правильную подготовку металлов и достичь сварных соединений. В эту категорию входят инструменты для чистки и подготовки металлов, а также оборудование для обработки сварных швов.

Инструменты для чистки и подготовки металлов включают щетки, шлифовальные и шкурочные материалы, скраперы и оснастку. Они используются для удаления ржавчины, окиси и других загрязнений с поверхности металла перед сваркой.

Оборудование для обработки сварных швов включает шлифовальные и полировальные инструменты, шлифовальные машины, шлифовальные диски и абразивные материалы. Они применяются для удаления неровностей, заделки трещин и улучшения сварного соединения. Шлифовальные и полировальные инструменты для обработки сварных швов после тепловой обработки.

Важные моменты

Во время сварки могут возникать проблемы и опасности, которые могут подвергнуть сварщика и людей риску. Некоторые из них включают:

• Ожоги и травмы. Высокая температура и яркий свет дуги могут привести к ожогам, как на коже, так и на глазах. Также могут возникать травмы от искр, брызг расплавленного металла или падения предметов;
• Вдыхание вредных испарени. Во время сварки могут выделяться вредные газы и пары, которые, если вдыхаются, могут вызвать проблемы с дыхательной системой и серьезные заболевания;
• Пожар и взрыв. Сварочные процессы могут вызывать возгорание, особенно в случае попадания искр на горючие материалы. Сварочные аппараты работают на электрической энергии, что может представлять опасность пожара и электрического удара.

Для обеспечения безопасности при сварке, необходимо соблюдать рекомендации:

• Используйте защитное снаряжение. Наденьте шлем с защитным светофильтром, защитные очки или щиток, перчатки, одежду и обувь. Это поможет защититься от ожогов, получения травм и вдыхания вредных испарений;
• Обеспечьте хорошую вентиляцию: Работайте в хорошо проветриваемом помещении или используйте механическую вытяжку для удаления вредных газов и паров;
• Избегайте сварки вблизи легко воспламеняемых материалов. Перед сваркой убедитесь, что вблизи нет горючих материалов. Если это возможно, используйте огнезащитные экраны или защитные материалы;
• Правильно храните и обслуживайте оборудование. Перед началом сварки убедитесь, что сварочный аппарат находится в исправном состоянии, провода и шланги не повреждены. Также следуйте рекомендациям производителя по безопасному хранению и использованию газовых баллонов;
• Обучение и подготовка. Пройдите обучение и получите необходимую квалификацию перед началом сварки. Это поможет вам правильно использовать оборудование и соблюдать меры безопасности.

Сварка – востребованная технология, которая применяется в разных сферах производства. Существует много видов, которые обладают определенными особенностями и нюансами. Перед началом работ стоит рассмотреть популярные виды, характеристики, плюсы и минусы. Также нужно изучить варианты оборудования, требуемых материалов и расходников для сварки, защитные средства и другие изделия, которые нужно использовать при сварочных работах. Изучение всех этих моментов позволит подобрать подходящий вариант сварки и оборудование для сваривания конкретных изделий или конструкций.