Металлические конструкции, машины или механизмы не могут быть изготовлены из одной сплошной детали. Для создания изделий необходимых размеров, формы и функционального назначения отдельные элементы стыкуются между собой с помощью различных технологий соединения.
Соединение металлов и сплавов – это объединение двух или более компонентов с помощью разъемного или неразъемного способа. Самым известным примером разъемного соединения является болтовое, когда растягивающее усилие в стержне крепежа создает силу, под действием которой совмещающиеся компоненты прижимаются друг к другу в месте стыка. Неразъемные соединения в основном выполняются путем сварки, пайки, склеивания и клепки. О пайке вы можете прочитать в другой статье нашего сайта. А сегодня поговорим о том, какие виды сварки существуют и как правильно сваривать металл.
Что такое сварка
Сварка – это технологический процесс получения неразъемного соединения однородных или разнородных материалов за счет их локального нагревания и/или пластического деформирования. Монолитность сварного соединения достигают обеспечением физико-химических связей между элементарными частицами совмещаемых деталей.
Для металлических изделий наиболее распространена сварка путем нагрева двух соединяемых элементов в зоне их контакта до состояния размягчения материала с последующим приложением контактного давления и охлаждением (сварка в твердом состоянии) или расплавления материала с последующим охлаждением соединения (сварка плавлением).
Сварка металлов плавлением производится как с электродами и присадочными материалами, так и без них. При сварке в твердом состоянии происходит совместная локальная пластическая деформация соединяемых элементов за счет статического давления, импульса, взрыва и т.д. Для некоторых пластичных металлов также может быть применена холодная сварка давлением. Она выполняется без нагрева, при комнатной температуре. В этом случае соединение образуется за счет пластической текучести металлов при высоком давлении.
.jpg)
Классификация видов сварки
Типы сварки определяют исходя из анализа физико-химических особенностей получения соединений. Существуют два основных физических явления в зоне сварки, приводящих к необратимым термодинамическим изменениям: движение и превращение вещества и введение и преобразование энергии. Именно на этих явлениях базируется классификация видов сварки по физическим признакам:
- Термический класс сварки (сварка плавлением без давления) охватывает способы, при которых соединение образуется за счет расплавления сварочной металлической ванны.
- Термомеханический класс сварки (сварка давлением) включает процессы, при которых металлы соединяются с локальным нагревом и обязательным механическим усилием.
- Механический класс сварки включает методы, в которых соединение происходит в твердом состоянии, без применения внешних источников тепла, за счет механического воздействия, трения или пластической деформации.
Термические сварочные процессы используются без приложения давления, все остальные -преимущественно с его использованием. Также процессы сварки могут классифицироваться по технологическим, техническим и технико-экономическим признакам. Применяемая при сварке форма энергии (электрическая, химическая и т.п.) как классификационный критерий обычно не используется, поскольку она прежде всего характеризует сварочное оборудование, а не производственный процесс.
Также могут классифицироваться отдельные параметры сварочного процесса или конечного результата. К примеру, отечественная нормативная документация вот так разделяет виды сварочных швов:
- По назначению – рабочий и конструктивный сварной шов;
- По конструкции – угловой и стыковой;
- По пространственному расположению – горизонтальный, вертикальный, потолочный и т.п.;
- По месту выполнения – заводской и монтажный;
- По форме - выпуклый, вогнутый, нормальный;
- По количеству слоев – однослойный (однопроходный), многослойный (многопроходный);
- По протяженности – сплошной или прерывистый.
Основные методы сварки металлов и сплавов
Способ и показатели сварочного процесса зависят от типа и толщины металла, требований к прочности и условиям работы. Также учитываются доступный бюджет и объем производства (единичное изделие или серийное изготовление). Список наиболее распространенных технологий сварки стали и других металлических материалов приведен в таблице ниже.
Способы сварки металлов и сплавов – отдельные примеры и суть технологии
| Наименование | Описание процесса |
|---|---|
| Термические виды сварки металлов (Т-процессы) | |
| Ручная дуговая сварка (ММА) | Электродуговая сварка вручную с использованием искусственных электродов с защитным покрытием |
| Полуавтоматическая MIG/MAG сварка | Электродуговое соединение плавящимся электродом (проволокой) в среде защитных газов: MIG – инертных (аргон, гелий), MAG – активных (CO₂) |
| Аргонодуговая TIG сварка | Процесс сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона, что обеспечивает высокое качество шва |
| Газовая сварка | Нагрев металла пламенем от сгорания горючего газа (ацетилена, пропана) в смеси с кислородом |
| Плазменная сварка | Расплавление направленной струей ионизированного газа (плазмы) |
| Лазерная сварка | Точечное или шовное соединение высококонцентрированным лучом лазера |
| Термомеханические виды сварки (ТМ-процессы) | |
| Газопрессовая сварка | Нагрев газовым пламенем с последующим механическим сжатием деталей до образования монолита |
| Контактная сварка | Нагрев электрическим током с последующим пластическим деформированием сжатием |
| Механические виды сварки (М-процессы) | |
| Ультразвуковая сварка | Соединение материалов высокочастотными колебаниями |
| Сварка трением | Нагрев деталей осуществляется благодаря механической работе трения их поверхностей, после чего происходит процесс ковки (осадки) |
| Сварка взрывом | Соединение плакированных слоев металла энергией детонации взрывчатых веществ |
| Холодная сварка | Стыковка пластичных металлов (например, алюминия, меди) при комнатной температуре под действием значительного локального давления |
Как выбрать вид сварки для своей задачи
Выбор технологии сварки для конкретного применения - достаточно несложная задача, если учтены все исходные параметры. Среди них ключевые:
- Химический состав материалов элементов будущей сварной конструкции (низкоуглеродистая нелегированная сталь, нержавеющий сплав, алюминий, титан и т.п.);
- Толщина стыкуемых элементов;
- Требования к качеству шва и условиям эксплуатации готового изделия;
- Условия выполнения сварочных работ.
Для сварки металлопроката из углеродистой стали часто используют ручные электродуговые методы (MMA). Они универсальны и не нуждаются в сложном оборудовании. Если важна высокая производительность и аккуратный шов, следует рассмотреть полуавтоматическую сварку в защитном газе (MIG/MAG).
Для тонколистового металла, нержавеющей стали или алюминия оптимальным выбором часто является аргонодуговая сварка (TIG), которая обеспечивает высокое качество и точность, хотя требует более высокой квалификации сварщика. В крупносерийном производстве, где требуется быстрота и стабильность процесса, применяют автоматизированные и роботизированные технологии, в том числе с использованием промышленного лазерного оборудования.
Также следует учитывать цену оборудования, расходных материалов и доступность источников питания. Правильно подобранный способ сварки позволяет получить надежное соединение, снизить производственные затраты и обеспечить долговечность готового изделия.
Частые вопросы
⭕️ Что такое сварка металла?
Это процесс получения монолитного соединения металлических деталей путем их местного сплавления или совместной пластической деформации.
⭕️ Чем отличается MIG/MAG и TIG сварка?
Оба метода используют электрическую дугу и защитный газ для изоляции горячего металла. Разница заключается в том, что в MIG/MAG технологиях для создания дуги применяются плавкие проволоки, а при TIG сварке – неплавкий вольфрамовый электрод.
⭕️ Какой вид сварки подходит для тонкого металла?
Наиболее универсальной для работы с тонким листовым металлом является TIG сварка. Она обеспечивает точность выполнения, может применяться не только для стали, но и для цветных металлов. Современные аппараты могут работать в импульсном режиме, что минимизирует риск перегрева и сквозного прожигания изделия. MIG/MAG сварка также может применяться в тех случаях, когда объектом сварочных работ являются детали из тонкой углеродистой стали.
