Сварка металла: Особенности сварки металла – технология, виды, последовательность

Основные виды сварки металлов | Полезные статьи о металлопрокате

• Главная
• Статьи

Задать вопрос

Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по услуге

• Термическая сварка
• Термомеханические методы
• Механические методы
• Основные методы сварки

Сварка – процесс обработки металлов, обеспечивающий их плотное физическое соединение путем нагрева и плавления в месте стыковки, с добавлением связующего или без него. На протяжении многих лет были разработаны различные методы сварки объектов, каждый из которых предназначен для разных типов материалов и используется в определенной области. Классификация методов зависит от типа энергии, используемой для создания шва, благодаря ей различают следующие виды сварки металлов:

• Термический
• Термомеханический
• Механический

На нашем сайте можно заказать следующие услуги:

• Газовая резка
• Плазменная резка
• Лазерная резка
• Гидроабразивная резка
• Рубка на гильотины
• Гибка
• Оцинковка
• Резка листового проката на станке с ЧПУ
• Резка на ленто-пильном станке
• Размотка арматуры

Термическая сварка

В основе термических способов сварки используется нагрев:

• Электродуговая – один из основных видов сварки металлов. Благодаря производству высокой температуры (не менее 3000 градусов) между электродом и свариваемой поверхностью, получается сваривать большие металлические детали. Электрическая дуга позволяет легко соединять сталь, железо, алюминий, медные сплавы и никель, создавая долговечные и прочные сварные швы.
• Электрошлаковая – сварка, проходящая в вертикальном или близком к нему положении, при котором выделяемое электрическим током тепло проходит через слой жидкого шлака. Чаще всего применяется для соединения материалов большой толщины, отличается высокой эффективностью и минимальным риском трещинообразования, отсутствием деформации стыковых соединений.
• Электронно-лучевая – техника соединения металлов, при которой нагрев осуществляется благодаря энергии ускоренных электронов. Нагрев сфокусированным пучком высокоэнергетических электронов осуществляется локально, поэтому большая часть сборки остается холодной и стабильной. В результате получается очень узкий стык с минимальной зоной термического влияния.
• Плазменная – тип сварки металла, в котором для нагрева используется сжатая дуга, а в качестве источника энергии выступает плазменный ток.
• Термитная – вид сварки по металлу, название которого пошло от применяемых в процессе соединения термитов. Термит – смесь оксида железа и порошкового алюминия. При его нагревании до 1000 градусов происходит бурная экзотермическая реакция восстановления оксида железа. Термин выгорает с огромным тепловыделением (порядка 3000 градусов по Цельсию) и способствует образованию жидкого железа, которое заполняет правильно подготовленные формы, создавая прочный шов. Применяется для:

1. соединения стальных и чугунных изделий большого сечения;
2. ремонта железнодорожных рельсов и дефектов отливки;
3. ремонт валов с трещинами.

Литейная – процесс соединения, при котором подготовленный участок детали заливают жидким металлом.

Лазерная – вид сварочной техники, заключающийся в оплавлении контактной площади пучком лазерных лучей.

Выполняется в среде инертного газа или, если свариваемый материал не окисляется, на воздухе, и обеспечивает высокую прочность сварных швов

Газовая – была открыта в середине девятнадцатого века и является одним из первых методов соединения металлов, который пользуется популярностью и в наши дни. Суть метода газовой сварки заключается в оплавлении кромок свариваемого материала с помощью горелки. Пламя горелки возникает в результате сгорания горючих газов и кислорода. В качестве топливного газа используется ацетилен, в редких случаях – водород или пропан.

Термомеханические методы

К термомеханическому или комбинированному виду сварки относят способы соединения металлов путем их нагрева и давления:

• Прессовая – элементы соединяются благодаря равномерному нагреву и последующему штамповому сжатию.
• Контактная – нагрев производится электрическим током, после чего места соединения подвергаются пластической деформации.
• Диффузионная – соединение получают благодаря взаимной диффузии атомов. Диффузия происходит в верхних слоях металла за счет нагрева и сжатия с длительной выдержкой.
• Сварка ТВЧ – сварные швы нагреваются токами высокой частоты.
• Печная – металл нагревают в горне либо печи, соединяя его ударами молота.
• Термитная с давлением – нагрев производится за счет использования термита (смеси оксида железа и порошкового алюминия либо магния), после чего элементы соединяются под давлением.

Механические методы

Какие еще есть виды сварки металлов? Существует несколько типов сварки с использованием механической энергии и давления. К ним относят:

• Ультразвуковая сварка – разновидность сварки, в которой металлы соединяются под действием ультразвуковых колебаний.
• Холодная – сварка элементов благодаря пластической деформации зоны скрепления, без нагрева от внешнего источника тепла. Различают стесненный и свободный способы.
• Сварка взрывом – метод соединения металлов, при котором происходит процесс динамического давления соединяемых поверхностей за счет энергии, выделяющейся в результате детонации взрывчатого вещества.
• Магнитно-импульсное соединение – это процесс сварки двух элементов с использованием магнитных сил. Самым большим преимуществом использования магнитно-импульсной сварки является предотвращение образования хрупких интерметаллических фаз, следовательно, можно сваривать разные металлы, которые нельзя соединить термической сваркой.

Основные методы сварки

К основным (наиболее распространенным) методам сварки относят электро- и газовую сварку.

Электросварка – получение надежных и долговечных соединений с использованием электрической дуги. Сварочные работы могут производиться как на воздухе, так и в помещении. Различают автоматическую, полуавтоматическую и ручную типы сварки. Последнюю можно назвать самой распространенной. При проведении ручной сварки, сварщик имеет возможность сам определять нужный для него в данной ситуации режим подачи электрода. Полуавтоматический способ предполагает подачу электродной проволоки в зону создания шва специальным устройством.

В процессе сварки металлов применяется специальное сварочное оборудование: компактные инверторы, трансформаторы, выпрямители электрического тока.

Газосварка – метод, позволяющий получать высокопрочные соединения деталей из стали, латуни, бронзы и чугуна.

Заказать услугу

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Поделиться ссылкой:

Вернуться к списку

Сварка металла разной толщины: руководство для начинающих

В чем суть вопроса? Сварка металла разной толщины – задача не из простых, особенно для начинающих. Допустим, вам нужно соединить две заготовки: толщина первой – 2 мм, а второй – 12. Как же настраивать оборудование? Как именно сделать шов, чтобы не испортить изделие?

На что обратить внимание? Новички совершают ошибки, например, прожигая тонкий металл, когда пытаются приварить его к более толстому. Чтобы этого избежать, нужно знать правила настройки аппарата и другие важные нюансы сварочного процесса.

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Этапы и нюансы сварки металла разной толщины полуавтоматом
• Особенности сварки металла разной толщины инвертором
• Как обработать заготовки разной толщины для улучшения сварки
• Сложности и ошибки при сварке тонкого металла

Этапы и нюансы сварки металла разной толщины полуавтоматом

Сварка металла разной толщины производится в соответствующих режимах. При соединении заготовок большой массы при помощи полуавтоматического оборудования рекомендуется следовать нормам ГОСТ 14771-76. Выполняя сваривание деталей в соответствии с общими правилами, то есть правильно подготавливая кромки, устанавливая сварочный ток в определенном диапазоне, обеспечивая подачу нужного объема двуокиси углерода в рабочую зону, можно получить прочные, качественные и надежные сварные швы.

От надежности сварных соединений зависит, как металлическая конструкция будет выдерживать нагрузку. Основные требования, которые предъявляются к швам:

• Максимальная прочность соединения элементов конструкции.
• Снятие напряжений, возникающих в толще металла при нагревании и охлаждении во время сварки. Для этой цели обычно заготовки предварительно прогревают. После формирования шва материал валика и околошовной зоны должен остывать медленно.
• Надежность сварных швов в значительной степени зависит от геометрии поперечного сечения валика и наличия катетов требуемой величины.

Важно избегать изменения контрольных размеров детали вследствие деформации, вызванной слишком высокой силой сварочного тока. Если не контролировать эту настройку, то конфигурация готовой конструкции не будет соответствовать требуемым параметрам.

Для проведения работ сварочный пост необходимо оборудовать:

1. Мощным сварочным аппаратом с максимальной силой тока от 250 ампер и выше.
2. Баллоном с углекислым газом на 5, 10 или 40 л. Такие емкости принято окрашивать в черный цвет.
3. Редуктором, понижающим давление газа. Необходимо использовать специальные устройства, предназначенные для работы с двуокисью углерода. Рекомендуется пользоваться подогревающим элементом.
4. Шлангом и хомутами, при помощи которых обеспечивается подача газа из баллона в сварочный пистолет.

Для соединения стальных заготовок полуавтоматической сваркой пользуются проволокой Св-08Г2с и ее эквивалентами для сваривания деталей из углеродистых (08х18н9т) или коррозионностойких марок стали. Для работы используют проволоку диаметром от 1 до 1,6 мм. Вес стандартных катушек составляет 5, 15 или 18 кг.

Полуавтоматические сварочные аппараты разных марок и моделей могут отличаться друг от друга своим устройством. Лицевая панель служит для размещения двух, трех и более регуляторов. В первую очередь настраивают:

• Скорость подачи проволоки путем регулирования частоты вращения ротора электрического мотора.
• Силу сварочного тока, влияющую на скорость плавления присадочной проволоки и материала кромок.
• Индуктивность, которая меняет характеристики сварочного тока. Для получения малой глубины проплавления и более выпуклого валика шва пользуются минимальными значениями, а для сваривания заготовок из толстого металла этот параметр увеличивают до средних и высоких значений.

На заметку сварщику: настройку аппарата можно производить на слух. При правильной работе полуавтомата плавно расплавляющаяся в сварочной ванне присадка издает ровное шуршание.

Подключив редуктор к баллону с газом, необходимо отрегулировать давление выходящего вещества. Если сварочные работы производятся внутри помещения, выставляют от 1 до 1,5 кг/см2. При использовании редукторов, оснащенных расходомером, обычно настраивают расход от 10 до 12 л/мин.

Для соединения при помощи полуавтоматической сварки необходимо тщательно подготавливать заготовки, очищая поверхность кромок от пятен ржавчины, масла и прочих загрязнений. Сваривание неподготовленных деталей может сопровождаться образованием пор.

При подготовке деталей к сварке необходимо правильно разделать кромки, чтобы проплавление металла происходило на всю толщину. Фаски снимаются в соответствии с требованиями ГОСТ 14771-76.

При работе с толстыми заготовками сварка производится в несколько заходов. Основные этапы:

1. заготовки скрепляют прихватками;
2. проверяют размеры будущего изделия;
3. проваривают корень шва;
4. пространство канавки между кромками заполняют металлом в несколько проходов;
5. формируют облицовочный шов;
6. швы обрабатывают шлифмашинкой.

Прихватками называют полноценные короткие швы, длина которых составляет от 16 до 25 мм, а шаг – от 450 до 500 мм. Для прихватывания пользуются теми же настройками, что и для основных швов. При выборе расположения прихваток важно следить, чтобы они обеспечивали жесткое соединение деталей и не давали изделию деформироваться при обварке.

Для предотвращения или минимизации деформирования деталей при нагреве их фиксируют, прижимая к рабочему столу зажимами и струбцинами. Заготовки также можно закрепить на верстаке или массивной металлической плите прихватками.

Особенности сварки металла разной толщины инвертором

Для соединения деталей из тонкого металла лучше всего подходит аргонодуговая сварка. Инверторы TIG позволяют формировать узкий шов, минимально прогревая при этом металл в околошовной зоне. Для быстрого сваривания можно использовать полуавтомат MIG. Если сварщик располагает только инвертором для ручной дуговой сварки, соединение листового металла будет связано с серьезными проблемами.

Сваривая тонкие детали для бытовых целей, важно правильно выбрать инвертор РДС. Выбирая аппарат ММА, следует обратить внимание на минимальный сварочный ток. Обычно интересуются максимальным порогом, от которого зависит наибольшая толщина соединяемых заготовок.

Для сварки тонколистового металла с использованием электродов с обмазкой лучше пользоваться инверторами ММА, которые имеют такие функции, как «Форсаж дуги», «Антиприлипание» и «Горячий старт».

К примеру, сваривание деталей толщиной 0,8 мм требует тока от 10 до 20 А, а у многих моделей нижнее значение – 30 А.

Внимание! Для работы с тонким металлом выбирайте инверторы ММА, которые снабжены всеми тремя функциями.

Тонкую сталь лучше всего сваривать постоянным током (DC в описании аппарата). Можно использовать модель AC/DC, которая позволяет переключаться с одного тока на другой.

Также важно применять электроды соответствующего задаче диаметра. Из-за чрезмерного сопротивления при толщине стержня 4 или 5 мм невозможно обеспечить стабильное горение дуги на малых токах. Для тонколистовых заготовок пользуются стержнями диаметром от 1,6 до 3 мм.

Электроды для сварки тонкого металла должны обладать такими характеристиками, как:

• легкий первичный и повторный поджиг;
• отсутствие диэлектрического кончика на конце при затухании;
• формирование красивых швов;
• способность работать со ржавым или прогрунтованным металлом;
• малое разбрызгивание;
• мягкое горение сварочной дуги.

Прокалку расходников, пролежавших дома более 4 месяцев, можно производить в духовке при температуре от +170 до +200 °C. С помощью такой обработки можно удалить из покрытия влагу, которая вызывает разбрызгивание металла и снижает качество швов.

Для сваривания тонкого металла следует пользоваться обратной полярностью – вставлять кабель электрододержателя в плюсовое гнездо на аппарате, а массу подключать к минусу. Это позволяет сконцентрировать дугу не на заготовках, а на кончике электрода, снижая вероятность прожогов и деформирования.

В приведенной ниже таблице указаны рекомендованные значения силы тока на инверторе:

0,8

1,6

10–20

1

2–2,5

25–35

1,2

2,5

40–50

1,5

2,5–3

45–60

Как обработать заготовки разной толщины для улучшения сварки

Стачивание толстых заготовок

Для того чтобы выровнять толщину деталей, можно использовать два способа:

• сточить толстую заготовку таким образом, чтобы ее толщина соответствовала толщине второй детали;
• проточить край толстого элемента, чтобы сформировать тонкую кромку.

Сварщики пользуются и тем, и другим приемом. Однако при использовании второго способа следует иметь в виду, что формирование качественного шва в этом случае будет связано с определенными проблемами. Дело в том, что мастеру непросто удерживать пистолет строго на линии проточенной кромки. Используя первый метод, можно избежать коробления и облегчить сварочный процесс.

Сварка металла разной толщины производится различными сварочными токами. Так, при сваривании тонколистового металла используют низкий ток, а значит, не следует в этом случае пользоваться стержнями диаметром 4 или 5 мм. Такие электроды «душат» дугу, мешая ей полностью разгореться.

Приваривание к толстому листу специального ободка

Еще один широко применяемый подход к решению проблемы сваривания заготовок разной толщины заключается в приваривании ободка, обеспечивающего нормальную сварку. Недостаток такого способа в том, что на тонкой детали при этом образуются наросты из остатков сварочного шва. Кроме того, сами ободки из металла далеко не украшают место готового соединения. Для получения максимально качественного результата следует использовать импульсную аргонодуговую сварку.

Преимуществом данного приема является более легкое получение качественных сварных швов, которые не смещаются в ходе сваривания заготовок. Причина – в нормальной ширине сварочной ванны и в том, что сварщик имеет возможность следить за формированием шовного валика.

При соединении толстой и тонкой металлических заготовок при помощи сварки важно, чтобы дуга зажигалась на толстом металле и там же формировалась сварочная ванна. В ходе сваривания на более тонкую деталь она ненадолго перемещается только одним своим краем.

Сложности и ошибки при сварке тонкого металла

Тонкими принято считать заготовки с толщиной металла от 0,8 до 1,5 мм. Сваривание более тонких деталей при помощи покрытых электродов – задача практически неосуществимая. Даже толщина 0,8 мм становится задачей, которая под силу исключительно опытным мастерам. Начинающие сварщики, работая с тонколистовым металлом, допускают несколько типичных ошибок.

Наплывы с другой стороны соединения

Если в сварочной ванне скапливается избыточное количество металла от плавящегося стержня, расплав проваливается вниз под действием силы тяжести. При этом лицевая сторона будет слишком гладкой, а на обратной стороне формируются большие наплывы. Такие изъяны могут, например, препятствовать нормальному течению жидкости в трубопроводах, заметно снижая их пропускную способность.

Также придется потрудиться, сошлифовывая металл с пластины, которая должна в готовом изделии плотно прилегать к другой плоской поверхности. Причина возникновения подобных дефектов шва заключается в том, что сварщик недостаточно быстро ведет дугу в ходе сваривания заготовок.

Прожоги

Возникновение сквозных дефектов при сварке тонких заготовок связано с очень быстрым прогревом металла. Подобные неприятности часто преследуют начинающих сварщиков, лишая швы герметичности, снижая прочность швов и нанося вред внешнему виду готовых конструкций. Причиной возникновения прожогов также обычно является недостаточно быстрое ведение дуги.

Непроваренные участки

Для того чтобы застраховать себя от возникновения прожогов, сварщики могут использовать чрезмерно пониженный сварочный ток, что приводит к недостаточному прогреву металла заготовок и наплавлению поверх места соединения кромок. Такие швы ненадежны и разрушаются даже при незначительной нагрузке на излом. Также непровары портят внешний вид сварных соединений. Еще одной причиной появления подобных участков может быть слишком большая скорость ведения дуги.

Деформация изделия

При сваривании тонкого листового металла толщиной от 1 до 1,5 мм сварщики часто сталкиваются с такой проблемой, как коробление, которое происходит из-за расширения заготовки под действием высокой температуры. Причинами деформирования тонколистовых заготовок при сварке могут быть неверно выбранная сила сварочного тока, недостаточно быстрое ведение дуги и несоблюдение правильной последовательности при проваривании длинных швов.

Перерасход материалов

Поскольку для сварки тонкого металла пользуются низкими сварочными токами, а значит, очень короткой дугой, то при этом сложно добиться стабильного горения. Дуга прерывается даже при небольших отрывах. Для повторного зажигания сварщику приходится постоянно постукивать концом стержня по поверхности деталей, ловя дугу и теряя при этом осыпающуюся обмазку. Потеряв защитное покрытие, электрод начинает прилипать, и его сжигают на черновой заготовке, что ведет к перерасходу.

Рекомендуем статьи

• Ковка металла: технология производства работ
• Прокатка металла: виды, технологии, применение
• Тугоплавкие металлы: от рения до вольфрама

Проблема большинства сварщиков на стадии обучения заключается в частых ожогах роговицы глаз при работе с тонколистовым металлом. Дело в том, что они могут пытаться прихватывать детали со снятой маской, ведь при снижении силы тока происходит уменьшение яркости электрической дуги и мастеру сложно разглядеть ее сквозь темное стекло светофильтра.