Литье и кузнечное дело были известны человечеству еще в 17 веке. Эти составляющие сварочного процесса были осовременены после открытия такого понятия, как электрическая дуга. Сварочное дело стало активно развиваться после создания порошкового покрытия для электродов. Технологии с применением лазера, ультразвука и плазмы были открыты только в 20 веке. Современные технологии и использование автоматизированных систем управления сварочным процессом позволило сделать его производительным, точным и безопасным.
На данный момент широко используется три основных вида сварки – термический, механический и термомеханический.
Термический метод сварки
Для осуществления технологии применяются высокие температуры. При этом стыки заготовок оплавляются, а при остывании фиксируются друг с другом. Источником тепла в такой технологии служит пламя, образующееся в газовой горелке, электродуге, потоке плазмы.
Элекродуговая сварка
Контактная
Это распространенный вид сварки при помощи специального аппарата. Нагрев и плавка металла с его помощью осуществляет при помощи электрической дуги, возникающей как разряд между анодом и катодом. Большой поток мощности, выделяемый при этом, оплавляет металлическую заготовку и способствует созданию сварочной ванны. После того, как дуга гаснет начинается процесс остывания и кристаллизации металла. Соединение металлических элементов при этом получается прочным и надежным.
Ручная
Для нее используют штучные электроды – металлические стержни со специальной обмазкой. Процесс происходит под воздействием постоянного или переменного тока. Покрытие электрода плавится с образованием газов, благодаря которым метал надежно защищен от окисления.
В качестве аппарата для такого вида сварки используют инверторы, трансформаторы, выпрямители. Они могут работать в любом положении в пространстве, что дает возможность выполнять сварочные работы в самых труднодоступных местах. Для сварки каждого вида металла необходимо правильно подбирать расходные материалы.
Аргоновая сварка TIG
Для нее используют такие электроды – вольфрамовые, неплавящиеся, угольные, графитовые. Газ для сварки такого типа выбирают в зависимости от типа свариваемых материалов. Это может быть аргон, гелий, азот или их смесь. При сварке образуется шов исключительно из того металла, из которого изготовлены свариваемые металлоконструкции.
Инертные газы позволяют защитить рабочую зону от факторов среды, исключив окисление металла и стабильность горения дуги.
Так, используемый при таких сварочных работах может быть постоянным или переменным. И хотя работы при таком виде сварки отличаются низкой производительностью, они гарантируют высокое качество сварного шва. Сварку TIG чаще всего используют в том случае, если к параметрам шва предъявляются высокие технологические требования. Ее используют при соединении трубопроводных систем в нефтяной и газовой отраслях. Технология позволяет работать с металлами различной толщины и состава.
MAG полуавтоматическая сварка
Присадочным материалом при такой сварке является проволока, которая расплавляется под действием высоких температур. Она подается через горелку с одновременной подачей газа, защищающего металлы. Состав газа выбирается с учетом типа свариваемых металлов. Такая сварка требует применения исключительно постоянного электрического тока. Технология предполагает большое количество брызг и не может похвастаться аккуратностью шва. Процесс отличается высокой производительностью.
Сварка под флюсом
При использовании этой технологии в процессе сваривания применяют различные флюсовые составы. Они обеспечивают создание в рабочей зоне газовой защиты металла при его плавлении. За счет использования флюса поддерживается стабильный уровень горения дуги. Меняя тип используемого флюса можно выбирать необходимые параметры шва.
Этот метод сварки широко востребован в промышленности. Он отличается высоким уровнем автоматизации процесса. При этом получается качественный и надежный шов, устойчивый к различным видам нагрузок.
Газоплазменная сварка
Для плавления металла в этом случае используется открытое пламя, образуемое за счет горения кислорода и горючего газа (водород, пропан, ацетилен и т.д.). Метилацетиленовая фракция считается самым производительным вариантом, так как пламя при этом имеет высокую температуру (2927°С) в кислороде, что способствует высокой теплоотдаче.
Такой способ сварки не нуждается в подключении к источнику питания. Обычно эту технологию используют в полевых условиях. Второе преимущество заключается в медленном нагреве металла, что обеспечивает эффективность работ при сварке листовых заготовок. В промышленном производстве такой метод сварки не используется.
Электрошлаковая сварка
Нагрев металла происходит за счет нагрева шлака, который расплавляется от энергии флюса, засыпанного между кромками свариваемых деталей. Для этой технологии дополнительно применяют проволоку или присадочный пруток. Обычно этот вид сварки применяют при работе с чугуном, иногда для цветных металлов.
Такую сварку широко используют при соединении изделий из толстого металла. Экономически его выгодно применять при работе с большими площадями свариваемой поверхности.
Плазменная сварка
Для расплавления и соединения кромок металла используется поток плазмы. Такой метод обеспечивает высокую точность соединения и большую глубину обработки. Использовать плазменную сварку можно как для мелких, так и для крупных конструкций различной толщины.
Термическими также являются такие виды сварки – лазерная, контактная стыковая с оплавлением, электролучевая, с закладными нагревателями.
Термомеханическая сварка
Основными видами такой сварки являются контактная и точечная. При контактной сварке кромки деталей одновременно нагреваются и деформируются под давлением. Для выполнения точечной сварки используют специальные аппараты и клещи. Детали фиксируют между катодом и анодом и пропускают через них ток. Это позволяет разогреть металл в конкретных точках. После разогрева до необходимого уровня давление электродов усиливается. При такой типе сварке образуется достаточно прочное и надежное соединение.
Точечная сварка делится на одностороннюю и двухстороннюю. В первом случае электроды расположены с одной стороны заготовки, во втором – с двух и друг напротив друга. Сваривание таким методом возможно только внахлест.
Другими разновидностями термомеханической сварки являются рельефная и стыковая. Они считаются самыми популярными. Не получили широко распространения такие виды термомеханической сварки, как диффузная (используется для неоднородных по составу металлов в условиях вакуума), кузнечная (соединение производится за счет деформации металла), при помощи высокочастотного тока, трения.
При выборе сварочного аппарата и метода сварки специалисты учитывают материал заготовок, их толщину и необходимую герметичность шва. Большинство сварочных технологий автоматизировано, особенно в условиях масштабного производства, что дает возможность эффективно выполнять сварочные работы, минимизируя все возможные издержки.