Есть несколько типов сварки металла. Разберем несколько из них:
- Ручная дуговая сварка (MMA): Это наиболее распространенный метод сварки, который использует электрическую дугу для плавления металлического электрода и соединения двух кусков металла.
- Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG): Этот метод использует автоматическую подачу металлического прутка (электрода) и защитного газа. MIG означает “Metal Inert Gas” и использует инертный газ (обычно аргон) для защиты зоны сварки. MAG означает “Metal Active Gas” и использует активный газ (обычно углекислый газ) для защиты зоны сварки.
- Аргонодуговая сварка (TIG): Этот метод также использует электрическую дугу, но вместо металлического электрода используется неплавящийся вольфрамовый электрод. Защитный газ (обычно аргон) подается в зону сварки для предотвращения окисления металла.
- Плазменная сварка: Этот метод использует высокотемпературную плазму для сварки металлов. Плазма образуется из газа, который ионизируется и нагревается до высоких температур.
- Лазерная сварка: Этот метод использует лазерное излучение для сварки металлов. Лазерное излучение фокусируется на стыке свариваемых деталей, что приводит к их плавлению и соединению.
- Контактная сварка: Этот метод сварки использует давление и тепло для соединения деталей. Контакт между деталями достигается с помощью специальных зажимов, которые создают давление и обеспечивают контакт между деталями.
- Сварка под давлением (диффузионная сварка): Этот метод сварки используется для соединения деталей из разных материалов. Детали помещаются под давлением и нагреваются до температуры, при которой происходит диффузия атомов между материалами.
- Электронно-лучевая сварка: Этот метод используется для сварки деталей из тугоплавких металлов, таких как титан и ниобий. Суть метода заключается в использовании электронного луча для нагрева и плавления металла.
- Газопламенная сварка: Это один из самых старых методов сварки, который используется для соединения металлических деталей. Метод основан на использовании газового пламени для нагрева металла и добавления присадочного материала для формирования сварного шва.
Особенности сваривания углеродистых сталей
Углеродистая сталь состоит из нескольких элементов, различающихся по химическому составу. Ключевым из них является углерод с незначительным добавлением примесей –кремния, фосфора или серы. Именно количество углерода оказывает большое влияние на свариваемость.
По содержанию углерода, которое колеблется в диапазоне от 0,1 до 2,1 %, различают 3 типа углеродистых сталей:
- Низкоуглеродистые – содержат менее 0,30 % углерода.
- Среднеуглеродистые – содержат около 0,30 %–0,60 % углерода.
- Высокоуглеродистые – 0,61%–2,1% углерода.
Низкоуглеродистая высокопластичная сталь обычно является наиболее легко свариваемой при комнатной температуре. Среднеуглеродистая сталь требует предварительного прогрева и последующей термообработки, чтобы не растрескался сварной шов. Для сварки высокоуглеродистой стали потребуется тщательный предварительный нагрев и последующая температурная обработка.
Следует учитывать и скорость охлаждения сварного шва. Углеродистая сталь с большим количеством углерода и другими элементами охлаждается медленнее, чем низкоуглеродистая.
Чтобы в сварной шов не попал водород, из-за которого в металле образуются поры, область сварки необходимо очистить от масел, краски, ржавчины или окалины.
Сварка низкоуглеродистых сталей
Стали с низким содержанием углерода свариваются лучше всего, причем без применения флюса. Для соединения деталей чаще всего используют ручную дуговую сварку электродами с различными типами покрытия или газовую сварку. Первый метод подходит для деталей толщиной более 5 мм, второй – для небольших тонких деталей менее 5 мм.
Как правило, для дуговой сварки низкоуглеродистых сталей используют электроды с рутиловым или кальциево-фтористорутиловым покрытием с добавлением небольшого количества железного порошка.
Альтернативными методами сварки низкоуглеродистых сталей являются:
- электрошлаковая сварка с использованием флюсов;
- автоматическая и полуавтоматическая сварка;
- сваривание с использованием порошковой проволоки.
После соединения деталей структуру конструкции нужно сделать равномерной. Для этого изделие нагревают до 400 °С и остужают на воздухе.
Сварка среднеуглеродистых сталей
Среднеуглеродистые стали используют в машиностроении для изготовления рельсов, осей и колес вагонов, несущих деталей. Сплавы металлов со средним содержанием углерода хорошо поддаются ковке.
Процесс сварки таких сталей проходит сложнее из-за разницы в прочности сварного шва и соединяемых деталей. Кроме того, вдоль шва могут образовываться трещины и поры. Чтобы стабилизировать баланс прочности, при сварке применяют электроды с низким содержанием углерода:
- АНО-7;
- АНО-8;
- АНО-9;
- ОЗС-2;
- УОНИ-13/55;
- УОНИ-13/65;
- ОЗС-2;
- К-5а.
Перед сваркой детали предварительно прогревают до 400 °С. Величина температуры зависит от толщины деталей и количества углерода в них. Кроме того, в процессе сварки детали постоянно подогревают для ровного распределения температуры. При толщине деталей более 4 мм необходимо предварительно обработать кромки в зависимости от типа соединения.
Детали соединяют сваркой минимум в два прохода. При этом шов нужно вести равномерно, без разрывов. После сварки изделие медленно охлаждают в термостате или с помощью теплоизоляционных материалов.
Для среднеуглеродистых сталей применяют такие типы сварки, как:
- Ручная дуговая сварка с электродами. Предпочтительнее использовать сварочные материалы типа УОНИ, которые обеспечивают более стойкий сварной шов.
- Газовая сварка с помощью проволоки с содержанием углерода не более 0,2–0,3 %. Перед сваркой деталь необходимо прогреть до 200–250 °С.
- Сварка на малом токе с помощью проволоки с применением флюсов АН-348-А или ОСЦ-45. Флюсы насыщают шов кремнием и марганцем для усиления прочности.
- 4. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом.
Сварка высокоуглеродистых сталей.
Самые сложные стали для сварки – с высоким содержанием углерода. При соединении деталей образуется высокая концентрация мартенсита – твердого раствора, перенасыщенного углеродом. Мартенсит делает металл хрупким, что приводит к разрыву сварного шва после остывания.
При сварке высокоуглеродистых сталей следует использовать низковольтный электрод. Кроме того, предварительный нагрев металла до 300 °C замедляет процесс охлаждения и предотвращает концентрацию мартенсита. Последующий нагрев также уменьшит напряжение и усилит сварку.