Види зварювання металів

Металеві конструкції, машини чи механізми не можуть бути виготовлені з однієї суцільної деталі. Для створення виробів необхідних розмірів, форми та функціонального призначення окремі елементи стикують між собою за допомогою різноманітних технологій з’єднання.

З’єднання металів та сплавів – це складання двох або більше компонентів за допомогою рознімного або нерознімного способу. Найвідомішим прикладом рознімного з’єднання є болтове, коли розтягувальне зусилля в стрижні кріпильного елементу створює силу, під дією якої компоненти, що поєднуються, притискаються один до одного в місці стику. Нерознімні з’єднання переважно виготовляються шляхом зварювання, паяння, склеювання та клепання. Про паяння ви можете прочитати в іншій статті нашого сайту. А сьогодні поговоримо про те, які є види зварювання та як правильно зварювати метал.

Що таке зварювання

Зварювання – це технологічний процес отримання нерознімного з’єднання однорідних або різнорідних матеріалів за рахунок їх локального нагрівання та/ або пластичного деформування. Монолітність зварного з’єднання досягають забезпеченням фізико-хімічних зв’язків між елементарними частинами деталей, що поєднуються.

Для металевих виробів найпоширенішим є зварювання шляхом нагрівання двох сполучуваних елементів в зоні їхнього контакту до стану розм’якшення матеріалу із подальшим прикладанням контактного тиску та охолодженням з’єднання (зварювання в твердому стані) або розплавлення матеріалу з подальшим охолодженням з’єднання (зварювання плавленням).

Зварювання металів плавленням виконується як з електродами та присадочними матеріалами, так й без них. При зварюванні в твердому стані відбувається спільна локальна пластична деформація елементів, що поєднуються, за рахунок статичного тиску, імпульсу, вибуху тощо. Для деяких пластичних металів також може бути застосоване холодне зварювання тиском. Воно виконується без нагрівання, за кімнатної температури. В цьому випадку з’єднання утворюється за рахунок пластичної плинності металів за високого тиску.

Класифікація видів зварювання

Типи зварювання визначають, виходячи з аналізу фізико-хімічних особливостей отримання з’єднань. Існують два основні фізичні явища в зоні зварювання, які приводять до незворотних термодинамічних змін: рух та перетворення речовини і введення й перетворення енергії. Саме на цих явищах базується класифікація видів зварювання за фізичними ознаками:

1. Термічний клас зварювання (зварювання плавленням без тиску) охоплює способи, при яких з’єднання утворюється за рахунок розплавлення металу зварювальної ванни.
2. Термомеханічний клас зварювання (зварювання з тиском) включає процеси, при яких метали з’єднуються з локальним нагріванням та обов’язковим механічним зусиллям.
3. Механічний клас зварювання охоплює методи, в яких з’єднання відбувається в твердому стані, без застосування зовнішніх джерел тепла, за рахунок механічного впливу, тертя або пластичної деформації.
4. Термічні зварювальні процеси використовуються без прикладання тиску, всі інші – переважно з його використанням. Також процеси зварювання можуть класифікувати за технологічними, технічними та техніко-економічними ознаками. Форма енергії (електрична, хімічна тощо), що застосовується при зварюванні, як класифікаційний критерій звичайно не використовується, оскільки вона перш за все характеризує зварювальне обладнання, а не виробничий процес.

Також можуть класифікуватися окремі параметри зварювального процесу або кінцевого результату. Наприклад, вітчизняна нормативна документація ось так розділяє види зварювальних швів:

• За призначенням – робочий та конструктивний зварний шов;
• За конструкцією – кутовий та стиковий;
• За просторовим розташуванням – горизонтальний, вертикальний, стельовий тощо;
• За місцем виконання – заводський та монтажний;
• За формою: опуклий, увігнутий, нормальний;
• За кількістю шарів – одношаровий (однопрохідний), багатошаровий (багатопрохідний);
• За протяжністю – суцільний або переривчастий.

Основні методи зварювання металів і сплавів

Спосіб та показники зварювального процесу залежать від типу та товщини металу, вимог до міцності та умов роботи. Також враховуються доступний бюджет та обсяги виробництва (одиничний виріб чи серійне виготовлення). Перелік найпоширеніших технологій зварювання сталі та інших металевих матеріалів наведений в таблиці нижче.

Способи зварювання металів та сплавів – окремі приклади та сутність технології

Як обрати вид зварювання для своєї задачі

Вибір технології зварювання для конкретного застосування – достатньо нескладна задача, якщо враховані всі вихідні параметри. Серед них ключовими є:

• Хімічний склад матеріалів складників майбутньої зварної конструкції (низьковуглецева нелегована сталь, нержавіючий сплав, алюміній, титан тощо);
• Товщина елементів, що стикуються;
• Вимоги до якості шва та умов експлуатації готового виробу;
• Умови виконання зварювальних робіт.

Для зварювання металопрокату з вуглецевої сталі часто використовують ручні електродугові методи (MMA). Вони є універсальними і не потребують складного обладнання. Якщо важлива висока продуктивність і акуратний шов, варто розглянути напівавтоматичне зварювання в захисному газі (MIG/MAG).

Для тонколистового металу, нержавіючої сталі або алюмінію оптимальним вибором часто є аргонодугове зварювання (TIG), яке забезпечує високу якість і точність, хоча потребує більшої кваліфікації зварювальника. У великосерійному виробництві, де потрібні швидкість і стабільність процесу, застосовують автоматизовані та роботизовані технології, в тому числі з використанням промислового лазерного устаткування.

Також необхідно враховувати вартість обладнання, витратних матеріалів і доступність джерел живлення. Правильно підібраний спосіб зварювання дозволяє отримати надійне з’єднання, знизити виробничі витрати та забезпечити довговічність готового виробу.

Часті запитання