Десяток методов сварки в деталях~~~~~~~~~~~~

bg7.png II. Дуговая сварка под защитой газа с вольфрамовым электродом. Это разновидность дуговой сварки под защитой газа, при которой металл плавится за счёт дуги, возникающей между вольфрамовым электродом и заготовкой, что позволяет формировать сварной шов. В процессе сварки вольфрамовый электрод не плавится и служит лишь в качестве электрода. В то же время для защиты с помощью сопла сварочного аппарата подается аргон или гелий. Также по мере необходимости можно добавить дополнительные металлы. (В международной практике называется сваркой TIG). Дуговая сварка с защитным газом и вольфрамовым электродом является отличным методом для соединения тонких металлических листов и для выполнения предварительного сваривания, поскольку позволяет хорошо контролировать количество тепла, поступающего в зону сварки. Этот метод может использоваться практически для соединения всех металлов, особенно эффективен при сварке алюминия и магния — металлов, образующих твердые оксиды, а также активных металлов, таких как титан и цирконий. Качество шва при использовании этого метода сварки высокое, однако по сравнению с другими методами дуговой сварки скорость сварки ниже.

bg7.png III. Сварка дуговым способом с защитным газом при плавлении электрода. При этом методе в качестве источника тепла используется дуга, возникающая между непрерывно подаваемым электродом и заготовкой; дуга защищается газом, вытекающим из сопла сварочного аппарата. Для дуговой сварки с плавящимся электродом в качестве защитного газа обычно используют аргон, гелий, CO2 или смеси этих газов. При использовании аргона или гелия в качестве защитного газа такой способ сварки называется дуговой сваркой с инертным газом и растворяющимся электродом (на международном уровне сокращенно — MIG-сварка). Когда в качестве защитного газа используется смесь инертных газов и окислительных газов (O2, CO2), или когда в качестве защитного газа используется газ CO2 или смесь CO2 и O2, это все называется дуговой сваркой с активным защитным газом для расплавленного электрода (на международном уровне сокращенно MAG-сварка). Основными преимуществами сварки дуговым способом с защитой газом от расплавленного электрода являются возможность удобной сварки в различных положениях, а также высокая скорость сварки и большая скорость нанесения металла. Дуговая сварка с активным защитным газом с плавящимся электродом может применяться к большинству основных металлов, включая углеродистую сталь и легированную сталь. Сварка с плавящимся электродом под защитой инертного газа применяется к нержавеющей стали, алюминию, магнию, меди, титану, цирконию и никелевым сплавам. С помощью этого метода сварки также можно выполнять точечную сварку дугой.

bg7.png IV. Сварка плазменным арком. Сварка плазменным арком также относится к видам сварки с нерастворяющимся электродом. Сварка осуществляется с помощью сжатой дуги между электродом и заготовкой (называемой дугой переноса тока). В качестве электродов обычно используются вольфрамовые электроды. Плазмой для формирования плазменной дуги может служить аргон, азот, гелий или их смесь. В то же время происходит защита с помощью инертного газа через форсунку. При сварке можно использовать заполнительный металл, а можно и не использовать его. При сварке плазменным дуговым методом дуга прямая, а плотность энергии высока, поэтому у нее сильная способность проникновения. Эффект микроотверстий, возникающий во время сварки плазменным арком, позволяет осуществлять соединение металлов различной толщины без необходимости создания шва, при этом обеспечивается полное проникновение арка в металл и однородность сшиваемых поверхностей. Поэтому сварка плазменным дуговым методом обладает высокой производительностью и качеством шва. Однако оборудование для сварки плазменным дуговым способом (включая форсунку) довольно сложно, и требует строгого контроля параметров процесса сварки. Плазменным сваркой можно сваривать практически все металлы, которые можно сваривать методом дуговой сварки с защитным газом. В сравнении с этим, сварка чрезвычайно тонких металлических листов толщиной менее 1 мм проще осуществлять с помощью дуговой сварки плазмой.

bg7.png V. Сварка труб с использованием трубчатой сварочной проволоки. При этом методе сварки в качестве источника тепла также используется дуга, возникающая при сгорании сварочной проволоки, подаваемой непрерывно, и поверхности детали. Можно считать этот метод разновидностью сварки с защитным газом с плавящимся электродом. Используемая сварочная проволока имеет трубчатую форму; внутри трубки находится сварочный флюс, состоящий из различных компонентов. При сварке используется защитный газ, в основном CO2. Флюс при нагревании разлагается или плавится; он выполняет функции образования шлака для защиты кюветы плавки, введения легирующих элементов и стабилизации дуги. Придуговая сварка трубчатым электродом, помимо преимуществ вышеупомянутой сварки с защитным газом, обеспечивает дополнительные металлургические преимущества благодаря действию сварочного флюса внутри трубы. Дуговая сварка с трубчатой электродной проволокой может применяться для сварки различных соединений большинства черных металлов. Дуговая сварка с трубчатой электродной проволокой находит широкое применение в некоторых передовых отраслях промышленности. “«Трубчатая сварочная проволока» — это то, что сейчас называется «сварочной проволокой с наполнителем».

bg7.png VI. Сварка сопротивлением – это разновидность методов сварки, в которых в качестве источника энергии используется тепло, возникающее в результате сопротивления. К этой категории относится электродуговая сварка, при которой источником энергии является тепло, образующееся в результате сопротивления шлака, а также сварка сопротивлением, при которой источником энергии служит тепло, возникающее в результате сопротивления твердых материалов. Поскольку электрошлаковая сварка обладает более уникальными особенностями, она рассматривается позже. Здесь в основном рассматриваются методы сварки с использованием тепла, генерируемого твердотельными резисторами; к ним относятся точечная сварка, шовная сварка, выступная сварка и соединение путем соприкосновения поверхностей. Сварка сопротивлением — это метод сварки, при котором детали находятся под определенным давлением электродов, и за счет тепла, возникающего при протекании тока через детали, происходит плавление поверхностей их контакта, что позволяет соединить их между собой. Обычно используется более высокий ток. Для предотвращения возникновения дуги на поверхности соприкосновения, а также для сплавления металла шва, в процессе сварки необходимо постоянно оказывать давление. При проведении сварки сопротивлением поверхность деталей, которые необходимо соединить, имеет первостепенное значение для обеспечения стабильного качества сварки. Поэтому перед сваркой необходимо очистить поверхности контакта электрода с деталью, а также между самими деталями. Отличие точечной сварки, шовной сварки и выпуклой сварки заключается в том, что ток сварки (однофазный) велик (от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч ампер), время подачи тока короткое (от нескольких циклов до нескольких секунд), оборудование дорогое и сложное, но при этом производительность высока, поэтому такие методы подходят для массового производства. В основном используется для сварки тонколистовых компонентов толщиной менее 3 мм. Можно сваривать различные виды стали, алюминий, магний и другие цветные металлы, а также их сплавы, нержавеющую сталь и т. д.

bg7.png VII. Сварка электронным пучком. Сварка электронным пучком — это метод сварки, при котором для нагрева поверхности детали используется тепло, выделяемое при воздействии сосредоточенного высокоскоростного электронного пучка. При сварке с использованием электронного пучка электронный пучок генерируется и ускоряется электронным пистолетом. Наиболее распространенные методы сварки с использованием электронного пучка включают: сварку в высоковакуумных условиях, сварку в низковакуумных условиях и сварку в обычных условиях. Первые два метода выполняются в вакуумной камере. Время подготовки к сварке (в основном время создания вакуума) довольно велико, а размеры деталей ограничиваются размерами вакуумной камеры. По сравнению с сваркой дуговым способом, основными преимуществами сварки электронным пучком являются большая глубина проплавления шва, меньшая ширина шва и высокая чистота металла шва. Он может использоваться как для точного сваривания очень тонких материалов, так и для сваривания очень толстых деталей (до 300 мм в толщину). Все металлы и сплавы, которые можно сваривать с помощью других методов плавящейся сварки, могут быть сварены с использованием электронного луча. В основном используется для сварки продукции, требующей высокого качества. Также позволяет осуществлять сварку разнородных металлов, металлов, склонных к окислению, и тугоплавких металлов. Но не подходит для массового производства.

bg7.png Восьмой способ: лазерное сваривание. При лазерном сваривании в качестве источника тепла используется лазерный луч, получаемый путем фокусировки потока высокомощных кохерентных монохроматических фотонов. К таким методам сварки обычно относятся сварка лазером с непрерывной мощностью и сварка лазером с импульсной мощностью. Преимущество лазерного сваривания заключается в том, что для его проведения не требуется вакуум; недостатком же является меньшая проникающая способность по сравнению со сваркой с использованием электронного пучка. При лазерном сваривании возможен точный контроль энергии, что позволяет осуществлять сварку тонких микроустройств. Его можно применять к многим металлам, особенно для сварки тех металлов, которые сложно сваривать, а также разных по составу металлов.

bg7.png 9. Сварка при помощи припоя: источником энергии для сварки может служить тепло химической реакции, а также косвенная тепловая энергия. В этом процессе в качестве припоя используется металл с температурой плавления, ниже, чем у материалов, которые необходимо соединить. При нагревании припой плавится, и под действием капиллярной силы он проникает в зазоры на поверхностях контактирующих частей. Это позволяет припою смачивать поверхности металлов, что способствует взаимному распространению жидкой и твердой фаз, в результате чего формируется соединение методом пайки. Следовательно, пайка — это метод сварки, сочетающий твердофазный и жидкофазный процессы. Температура нагрева при сварке паяльным способом низкая, основной материал не плавится, и давление применять не требуется. Однако перед сваркой необходимо принять определенные меры для удаления с поверхности деталей, которые будут свариваться, жира, пыли, оксидного слоя и т. д. Это важная гарантия хорошей смачиваемости детали и обеспечения качества соединения. Когда температура жидкостной фазы припоя превышает 450°C, но остается ниже температуры плавления основного металла, это называется жестким свариванием ； При температуре ниже 450°C это называется мягкой пайкой. В зависимости от источника тепла или способа нагрева, пайка может делиться на: пайку под пламенем, индукционную пайку, пайку в печи, погружную пайку, резистивную пайку и т. д. При пайке из-за относительно низкой температуры нагрева влияние на свойства материала детали минимально, а напряженно-деформационные состояния соединения также незначительны. Однако прочность сварных соединений при помощи паяния обычно довольно низка, а стойкость к высоким температурам — слабая. Сварка под напряжением может использоваться для соединения металлических материалов, таких как углеродистая сталь, нержавеющая сталь, высокотемпературные сплавы, алюминий, медь, а также для соединения разных видов металлов и металлов с неметаллами. Подходит для сварки соединений с небольшой нагрузкой или работающих при комнатной температуре, особенно эффективен для точных, миниатюрных и сложных деталей с множеством сварных швов.

bg7.png X. Сварка электродуговым способом с использованием шлака. Сварка электродуговым способом с использованием шлака – это метод сварки, в котором в качестве источника энергии используется тепло, выделяющееся при резистивном нагреве шлака. Процесс сварки производится в положении вертикальной сварки, в зоне сборки, образованной крайними поверхностями двух деталей и водоохлаждаемыми медными скользящими элементами с обеих сторон. При сварке для плавления краев деталей используется тепло, генерируемое электрическим током в результате сопротивления расплавленного шлака. В зависимости от формы электрода, используемого при сварке, электродуговая сварка делятся на сварку с проволочным электродом, сварку с пластинчатым электродом и сварку с форсунковым электродом. Преимущества сварки электродуговым способом заключаются в следующем: возможна сварка деталей большой толщины (от 30 мм до более чем 1000 мм) и высокая производительность. В основном используется для сварки соединений перпендикулярного и Т-образного типа. Сварка электродуговым способом может использоваться для сварки различных стальных конструкций, а также для соединения литых деталей. У швов, сваренных методом электродуговой сварки, процессы нагрева и охлаждения протекают медленно; в результате зона термического воздействия бывает широкой, микроструктура – крупной, а прочность на изгиб – низкой. Поэтому после сварки обычно требуется проведение процедуры отжига.

bg7.png XI. Высокочастотная сварка. Высокочастотная сварка осуществляется с использованием тепла, генерируемого в результате электрического сопротивления твердых материалов. При сварке с помощью высокочастотного тока создается тепло из-за электрического сопротивления внутри детали; это приводит к нагреву поверхностного слоя обрабатываемой зоны до состояния плавления или близкого к нему пластичного состояния. Затем прилагается (или не прилагается) усилие для сжатия, что способствует соединению металлов. Следовательно, это метод сварки сопротивлением в твердом состоянии. Высокочастотная сварка, в зависимости от способа генерации тепла в заготовке с помощью высокочастотного тока, делится на контактную высокочастотную сварку и индукционную высокочастотную сварку. При сварке высокочастотным методом высокочастотный ток поступает в заготовку через механический контакт с ней. При индукционной высокочастотной сварке высокочастотный ток за счёт взаимодействия с внешней катушкой индукции создаёт внутри детали индукционный ток. Высокочастотная сварка — это метод сварки, требующий высокой специализации, и для её применения необходимо использовать специальное оборудование. Высокая производительность, скорость сварки может достигать 30 м/мин. В основном используется для сварки продольных или спиральных швов при изготовлении труб.

bg7.png XII. Газовая сварка – это метод сварки, при котором в качестве источника тепла используется газовый пламя. Наиболее широко используется кислородно-акетиленовый пламя с использованием ацетилена в качестве топлива. Благодаря простоте использования и удобству в эксплуатации, однако скорость нагрева при газовой сварке и производительность низкие, зона термического воздействия велика, а также легко возникают значительные деформации. Газовая сварка может использоваться для сварки многих черных и цветных металлов, а также сплавов. Обычно используется для ремонта и сварки отдельных тонких листов.

bg7.png Тринадцать. Сварка под давлением. Как и газовая сварка, сварка под давлением также использует газовый пламя в качестве источника тепла. При сварке концы двух соединяемых деталей нагреваются до определенной температуры, после чего прилагается достаточное давление для получения прочного соединения. Это сварка в твердом состоянии. При сварке под давлением не используется заполняющий металл; этот метод часто применяется для сварки рельсов и арматуры.

bg7.png Четырнадцатый: сварка под действием взрыва. Сварка под действием взрыва – это ещё один способ твердотельной сварки, при котором в качестве источника энергии используется тепло химической реакции. Но для соединения металлов используется **энергия, выделяющаяся при взрыве**. Под действием волны взрыва два металлических объекта могут с развитием скорости столкнуться менее чем за секунду, что приводит к их соединению. Среди всех методов сварки взрывная сварка позволяет соединять наибольший спектр различных металлов. С помощью взрывного сваривания можно соединить два металла, несовместимых с точки зрения металлургии, в различные переходные соединения. Взрывное сваривание часто используется для покрытия плоских поверхностей с довольно большой площадью и является эффективным методом изготовления композитных пластин.

bg7.png Пятнадцать. Сварка трением – это способ сварки в твердом состоянии, при котором в качестве источника энергии используется механическая энергия. Он использует тепло, образующееся в результате механического трения между двумя поверхностями, для соединения металлов. Тепло при сварке трением сосредотачивается на поверхности соединения, поэтому зона термического воздействия узкая. Между двумя поверхностями необходимо оказывать давление; в большинстве случаев при прекращении нагрева давление увеличивается, что позволяет горячему металлу соединяться под действием удара. Как правило, сама поверхность соединения не плавится. Производительность способа сварки трением высока; в принципе, любой металл, который можно закалять методом горячей ковки, можно сваривать с помощью этого метода. Сварка трением также может использоваться для сварки металлов разных видов. Предназначен для деталей с круглым поперечным сечением максимальным диаметром 100 мм.

bg7.png Шестнадцать. Ультразвуковое сваривание. Ультразвуковое сваривание также является методом сварки твердых материалов, при котором в качестве источника энергии используется механическая энергия. При ультразвуковом сваривании детали находятся под низким статическим давлением; высокочастотные вибрации, исходящие от звуковых электродов, создают сильное трение на границе соединения, что приводит к её нагреву до температуры сварки и образованию соединения. Ультразвуковое сваривание может использоваться для соединения большинства металлических материалов; оно позволяет сваривать металлы, разные по составу металлы, а также металлы и неметаллы. Может использоваться для массового производства соединений из металлических проволок, фольги или тонких листов металла толщиной до 2–3 мм.

bg7.png 17. Сварка диффузией. Сварка диффузией – это метод сварки в твердом состоянии, при котором в качестве источника энергии используется косвенное тепло. Обычно это происходит в вакууме или под защитной атмосферой. Во время сварки поверхности двух деталей, которые необходимо соединить, соприкасаются при высокой температуре и большом давлении, причем это состояние сохраняется в течение определенного времени. Это позволяет атомам сблизиться друг к другу, после чего они объединяются в результате взаимного распространения. Перед сваркой необходимо не только очистить поверхность детали от оксидов и других примесей, но и сделать её шероховатость меньше определенного значения, чтобы обеспечить качество сварки. Сварка диффузией практически не оказывает вредного воздействия на свойства сплавляемых материалов. Он может сваривать множество металлов одного и разных видов, а также некоторые неметаллические материалы, такие как керамика. Сварка диффузией позволяет соединять сложные конструкции и детали с большой разницей в толщине.