Сварка — это производственный процесс , при котором два или более металлов соединяются с использованием тепла, давления или того и другого для образования прочной постоянной связи. Свариваемые материалы обычно включают металлы и термопласты, но также возможна сварка других материалов, таких как дерево.
Современная сварка была изобретена в 1800 году, когда Хамфри Дэви зажег электрическую дугу с помощью батареи и двух угольных электродов. С тех пор сварка превратилась в очень универсальные формы, проложив путь для ее использования в различных областях строительства и промышленности, от небольших проектов «сделай сам» до крупномасштабных производственных сборок.
Различные процессы сварки являются основными в большинстве отраслей промышленности, поэтому давайте разберемся, как они работают и на каких принципах они основаны.
Как работает сварка?
Сварка представляет собой высокотемпературный процесс, при котором основные материалы плавятся. Это также является основным отличительным фактором от пайки, при которых плавится только присадочный материал и не происходит сплавления между исходными материалами.
Сварочные работы путем соединения двух или более заготовок вместе при высоких температурах. Тепло вызывает сварочную ванну из расплавленного материала, который после охлаждения затвердевает как единое целое, образуя сварной шов. Сварной шов может быть даже прочнее основного металла.
Существует множество различных видов сварки, но все они связаны с нагреванием или давлением для расплавления металлов и создания сварных соединений. Источник тепла или давления может варьироваться в зависимости от применения и используемого материала.
Металлы известны как наиболее часто свариваемые материалы, учитывая их простые принципы сварки. Сварка пластика также довольно распространена, но сварка дерева находится только в зачаточном состоянии.
На процесс сварки влияет множество факторов, таких как потребность в специальных дополнительных инструментах, защитных газах, сварочных электродах и присадочном материале. Давайте подробнее рассмотрим некоторые из наиболее распространенных методов сварки, используемых сегодня, и выясним, что делает каждый из них уникальным.
Различные типы сварки
Хотя основная концепция сварки довольно проста, мы классифицируем её по используемому источнику энергии. По мере того, как мы еще больше разбиваем эти подкатегории, то сможем глубже погрузиться в принципы работы каждого отдельного метода.
Дуговая сварка
Дуговая сварка включает в себя некоторые из наиболее известных сварочных процессов, и именно они, скорее всего, приходят на ум при визуализации процесса сварки в целом. В этих процессах электрическая дуга выделяет тепло между электродом и свариваемым металлом. Электрод может быть расходуемым или нерасходуемым, а его источник питания может варьироваться от переменного (AC) до постоянного тока (DC).
Сварка MIG/MAG
Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) , также известная как сварка MIG/MAG (металлический инертный газ/металлический активный газ), использует непрерывный проволочный электрод, подаваемый через сварочный пистолет. По мере того как электрическая дуга плавит электродную проволоку, она затем сплавляется вместе с основными металлами в сварочной ванне.
Одновременно в зону сварки подается защитный газ для создания защитного слоя от реакции с кислородом воздуха.
Простота этого метода сварки делает его одним из предпочтительных вариантов для промышленной сварки, производства, строительства и автомобильной промышленности. GMAW в значительной степени заменил сварку атомарным водородом (AHW) , в основном из-за доступности недорогих инертных газов.
Сварка TIG
TIG сварка труб из нержавеющей стали
При сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа используется неплавящийся вольфрамовый электрод и инертный защитный газ. В отличие от сварки MIG/MAG , использование отдельного присадочного металла при сварке TIG не является обязательным и зависит от проекта.
Процесс дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) создает точные и высококачественные сварные швы с большим проплавлением, что делает его пригодным для нескольких применений, таких как аэрокосмическая и автомобильная промышленность. В то время как сварка TIG имеет более крутую кривую обучения, чем сварка MIG, множество регулируемых характеристик и функций сварочного аппарата TIG делают этот процесс очень универсальным.
Дуговая сварка защищенным металлом
Ссварка стержнем, также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом MMAW или MMA
Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW), также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMAW/MMA) или просто сварка электродами, использует для соединения металлов расходуемый металлический электрод с флюсовым покрытием.
Когда мы ударяем по электроду основным металлом, возникает дуга, расплавляющая материалы в сварочной ванне. Флюс выделяет защитный газ для защиты металла сварного шва от загрязнения. Отложения шлака удаляются после процесса охлаждения с помощью обычных инструментов, таких как проволочная щётка.
SMAW — это надежный процесс сварки, который предлагает универсальность при сварке различных металлов и различных условий. Аппарат также портативный и легкий, как в случае некоторых других методов сварки, упомянутых ранее. Сварочный электрод в виде сварочного стержня, что делает его идеальным для труднодоступных мест и неудобных положений при сварке.
Дуговая сварка порошковой проволокой
Процесс дуговой сварки порошковой сердцевиной, выполняемый на открытом воздухе для сварки стальных конструкций.
Дуговая сварка с флюсовой проволокой (FCAW) — это автоматический или полуавтоматический процесс, в котором используется сварочный электрод, содержащий флюсовую сердцевину, которая действует как защитный агент. Дополнительная защита от загрязнений называется FCAW с двойной защитой, при которой наряду с порошковым электродом используется защитный газ.
FCAW хорошо подходит для черных металлов и операций, не требующих предварительной очистки. Его лучше всего использовать для ремонта труб, судостроения, наружной и подводной сварки из-за его невероятной защиты от внешних условий.
Хотя FCAW и GMAW — это два разных типа сварки, единственное существенное различие заключается в защите зоны сварки с помощью электродов и защитных газов.
Газовая сварка
Газовая сварка , или кислородно-топливная сварка, является одной из старейших форм тепловой сварки, в которой для соединения металлических поверхностей используются кислород и горючие газы. В этой технологии сварки обычно используются ацетилен или бензин в качестве горючего газа, что делает его известным как кислородно-ацетиленовая, кислородно-бензиновая сварка. Другие газы, такие как водород и пропан, можно использовать для пайки цветных металлов, но они не выделяют достаточного количества тепла для плавления стали.
Уникальным свойством газовой сварки является то, что она не работает от электричества, что делает ее более мобильной. Этот метод сварки позволяет сплавлять черные и цветные металлы и позволяет сваривать как тонкие металлические профили, так и стальные листы. Процесс относительно прост в освоении и недорог по своей природе.
Это же оборудование можно использовать для газокислородной резки при регулировке потока газа для управления профилем пламени.
Плазменная сварка