12 типов сварки металла

Сварка – это производственный процесс , при котором два или более металлов соединяются с использованием тепла, давления или того и другого для образования прочной постоянной связи. Свариваемые материалы обычно включают металлы и термопласты, но также возможна сварка других материалов, таких как дерево.

Современная сварка была изобретена в 1800 году, когда Хамфри Дэви зажег электрическую дугу с помощью батареи и двух угольных электродов. С тех пор сварка превратилась в очень универсальные формы, проложив путь для ее использования в различных областях строительства и промышленности, от небольших проектов «сделай сам» до крупномасштабных производственных сборок.
Различные процессы сварки являются основными в большинстве отраслей промышленности, поэтому давайте разберемся, как они работают и на каких принципах они основаны.

Сварка представляет собой высокотемпературный процесс, при котором основные материалы плавятся. Это также является основным отличительным фактором от пайки, при которых плавится только присадочный материал и не происходит сплавления между исходными материалами.
Сварочные работы путем соединения двух или более заготовок вместе при высоких температурах. Тепло вызывает сварочную ванну из расплавленного материала, который после охлаждения затвердевает как единое целое, образуя сварной шов. Сварной шов может быть даже прочнее основного металла.
Существует множество различных видов сварки, но все они связаны с нагреванием или давлением для расплавления металлов и создания сварных соединений. Источник тепла или давления может варьироваться в зависимости от применения и используемого материала.
Металлы известны как наиболее часто свариваемые материалы, учитывая их простые принципы сварки. Сварка пластика также довольно распространена, но сварка дерева находится только в зачаточном состоянии.
На процесс сварки влияет множество факторов, таких как потребность в специальных дополнительных инструментах, защитных газах, сварочных электродах и присадочном материале. Давайте подробнее рассмотрим некоторые из наиболее распространенных методов сварки, используемых сегодня, и выясним, что делает каждый из них уникальным.

Хотя основная концепция сварки довольно проста, мы классифицируем её по используемому источнику энергии. По мере того, как мы еще больше разбиваем эти подкатегории, то сможем глубже погрузиться в принципы работы каждого отдельного метода.

Дуговая сварка

Дуговая сварка включает в себя некоторые из наиболее известных сварочных процессов, и именно они, скорее всего, приходят на ум при визуализации процесса сварки в целом. В этих процессах электрическая дуга выделяет тепло между электродом и свариваемым металлом. Электрод может быть расходуемым или нерасходуемым, а его источник питания может варьироваться от переменного (AC) до постоянного тока (DC).

Сварка MIG/MAG

Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) , также известная как сварка MIG/MAG (металлический инертный газ/металлический активный газ), использует непрерывный проволочный электрод, подаваемый через сварочный пистолет. По мере того как электрическая дуга плавит электродную проволоку, она затем сплавляется вместе с основными металлами в сварочной ванне.
Одновременно в зону сварки подается защитный газ для создания защитного слоя от реакции с кислородом воздуха.
Простота этого метода сварки делает его одним из предпочтительных вариантов для промышленной сварки, производства, строительства и автомобильной промышленности. GMAW в значительной степени заменил сварку атомарным водородом (AHW) , в основном из-за доступности недорогих инертных газов.

Сварка TIG

TIG сварка труб из нержавеющей стали
При сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа используется неплавящийся вольфрамовый электрод и инертный защитный газ. В отличие от сварки MIG/MAG , использование отдельного присадочного металла при сварке TIG не является обязательным и зависит от проекта.
Процесс дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) создает точные и высококачественные сварные швы с большим проплавлением, что делает его пригодным для нескольких применений, таких как аэрокосмическая и автомобильная промышленность. В то время как сварка TIG имеет более крутую кривую обучения, чем сварка MIG, множество регулируемых характеристик и функций сварочного аппарата TIG делают этот процесс очень универсальным.

Дуговая сварка защищенным металлом

Ссварка стержнем, также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом MMAW или MMA
Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW), также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMAW/MMA) или просто сварка электродами, использует для соединения металлов расходуемый металлический электрод с флюсовым покрытием.
Когда мы ударяем по электроду основным металлом, возникает дуга, расплавляющая материалы в сварочной ванне. Флюс выделяет защитный газ для защиты металла сварного шва от загрязнения. Отложения шлака удаляются после процесса охлаждения с помощью обычных инструментов, таких как проволочная щётка.
SMAW — это надежный процесс сварки, который предлагает универсальность при сварке различных металлов и различных условий. Аппарат также портативный и легкий, как в случае некоторых других методов сварки, упомянутых ранее. Сварочный электрод в виде сварочного стержня, что делает его идеальным для труднодоступных мест и неудобных положений при сварке.

Дуговая сварка порошковой проволокой

Процесс дуговой сварки порошковой сердцевиной, выполняемый на открытом воздухе для сварки стальных конструкций.
Дуговая сварка с флюсовой проволокой (FCAW) — это автоматический или полуавтоматический процесс, в котором используется сварочный электрод, содержащий флюсовую сердцевину, которая действует как защитный агент. Дополнительная защита от загрязнений называется FCAW с двойной защитой, при которой наряду с порошковым электродом используется защитный газ.
FCAW хорошо подходит для черных металлов и операций, не требующих предварительной очистки. Его лучше всего использовать для ремонта труб, судостроения, наружной и подводной сварки из-за его невероятной защиты от внешних условий.
Хотя FCAW и GMAW — это два разных типа сварки, единственное существенное различие заключается в защите зоны сварки с помощью электродов и защитных газов.

Газовая сварка

Газовая сварка , или кислородно-топливная сварка, является одной из старейших форм тепловой сварки, в которой для соединения металлических поверхностей используются кислород и горючие газы. В этой технологии сварки обычно используются ацетилен или бензин в качестве горючего газа, что делает его известным как кислородно-ацетиленовая, кислородно-бензиновая сварка. Другие газы, такие как водород и пропан, можно использовать для пайки цветных металлов, но они не выделяют достаточного количества тепла для плавления стали.
Уникальным свойством газовой сварки является то, что она не работает от электричества, что делает ее более мобильной. Этот метод сварки позволяет сплавлять черные и цветные металлы и позволяет сваривать как тонкие металлические профили, так и стальные листы. Процесс относительно прост в освоении и недорог по своей природе.
Это же оборудование можно использовать для газокислородной резки при регулировке потока газа для управления профилем пламени.

Плазменная сварка

Плазменно-дуговая сварка работает по той же схеме, что и сварка TIG, но горелка сконструирована таким образом, что инертный газ выходит из сопла с более высокой скоростью узкой струёй. Плазма создается при воздействии на дугу инертного газа, который ионизируется при попадании в область дуги. Это приводит к температурам сварки до 28000 °C, при которых можно расплавить любой металл. Высокие рабочие температуры плазменных горелок (наряду с газовыми горелками) позволяют использовать эти процессы для сварки и резки любых металлов.
Плазменная сварка является одним из самых эффективных технологий, поскольку высококонцентрированное тепло создает узкий валик, что приводит к минимальному разбрызгиванию металла. Идеально подходит для таких областей применения, как аэрокосмическое производство, где требуется высочайшая точность. Плазменная сварка является одним из наиболее востребованных автоматизированных сварочных процессов, поскольку она требует низких эксплуатационных расходов и обеспечивает точные и аккуратные сварные швы.

Дуговая сварка под флюсом

Дуговая сварка под флюсом (SAW) работает аналогично SMAW, которая защищает металл сварного шва с помощью флюса. Сварочная технология, лежащая в основе этого автоматического или полуавтоматического процесса сварки, использует отдельный бункер для флюса, который наносит гранулированный присадочный металл на сварной шов.
Этот метод сварки создает стабильные и чистые сварные швы, что эффективнее, чем большинство обычных процессов ручной сварки. Это отличный выбор для металлов, таких как никель, сталь и нержавейка, часто используется для производства труб, ёмкостей под давлением и котлов.

Сварка сопротивлением

Сварка сопротивлением или сварка давлением использует приложение давления и тока между двумя металлическими поверхностями для создания плавления. Заготовки соприкасаются друг с другом под высоким давлением с током, проходящим через точку контакта. Сопротивление в металлах генерирует тепло, которое сплавляет металлические поверхности заготовки.

Точечная сварка

Точечная сварка сопротивлением (RSW) использует два электрода для прижатия друг к другу перекрывающихся металлов, в то время как сварочный ток подается через резистивные металлы. Вырабатывается тепло, и металлические поверхности сплавляются друг с другом, образуя сварной шов в форме пуговицы или самородка.
Металлы сплавляются с использованием большого количества энергии за короткий промежуток времени (около 10-100 миллисекунд), соединяя заготовки почти мгновенно. Область вокруг точки сварки остается неповрежденной избыточным теплом, поэтому зона термического влияния при точечной сварке минимальна.
Точечную сварку чаще всего автоматизируют с помощью сварочных роботов. Это делает его одним из наиболее эффективных методов сварки, используемых на сборочных линиях, и, таким образом, привлекательным выбором для автомобильной, электронной и обрабатывающей промышленности.

Шовная сварка

Шовная сварка — это подкатегория точечной сварки, в которой используются два электродных колеса для приложения давления, в то время как ток подается через заготовку. Сварочный аппарат может создавать отдельные приварные точки к заготовке, подавая ток через определенные промежутки времени, или он может быть непрерывным, в зависимости от проекта.
Соединения, создаваемые контактной шовной сваркой, получаются плотными, а процесс невероятно быстрым и эффективным, что делает его идеальным выбором для автоматизированной сварки. Промышленность по производству листового металла использует шовную сварку для производства жестяных банок, радиаторов и стальных бочек.

Лазерная сварка

Лазерная сварка (LBW) использует, как следует из названия, лазерный луч в качестве концентрированного источника тепла для плавления металлов и создания сварных швов. Высокая удельная мощность LBW приводит к небольшим зонам термического влияния. Размер пятна лазера составляет от 0,2 до 13 мм, что делает его пригодным для сварки материалов различной толщины, обеспечивая лучший результат, чем обычный процесс сварки.

Лазерная сварка быстро создает высококачественные сварные швы с малыми допусками . Этот процесс обычно автоматизирован и используется в автомобильной, медицинской и ювелирной промышленности.
Хотя можно подумать, что, поскольку кислородно-топливные и плазменные горелки могут использоваться как для сварки, так и для резки, это относится и к лазерным горелкам, но, как правило, это не так. Стандартная лазерная режущая головка не может использоваться для сварки, а лазерная сварочная головка не может обеспечить скорость резки и качество, требуемые в большинстве промышленных применений.

Электронно-лучевая сварка

Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) — это процесс сварки плавлением, при котором электроны, генерируемые электронной пушкой, разгоняются до высоких скоростей. Электронный луч создает кинетическую теплоту при контакте с основными металлами, заставляя их плавиться и образовывать сварочную ванну. Сварной шов создается по мере остывания соединения. Эта процедура сварки выполняется в контролируемом вакууме, чтобы предотвратить рассеивание лучей.

Электронно-лучевая сварка обеспечивает точность, что делает ее ценным процессом для приложений, требующих минимальных искажений. Некоторые из его применений включают электронные компоненты, детали самолетов, резервуары для хранения и компоненты мостов. ЭЛС позволяет сваривать материалы, подверженные загрязнению.

Сварка трением

Сварка трением — это процесс в твердом состоянии, в котором, как следует из названия, используется трение для сплавления металлов. В отличие от большинства сварочных процессов, для создания сварных швов не используется сварочная горелка, сварочные прутки или защитный газ. В процессе используется только тепло, выделяемое при высоких скоростях вращения, вибрации или поперечного контакта между двумя чистыми металлами для создания связи. Остаток металла, образующийся при этой процедуре, удаляется после процесса охлаждения.

Сварочное оборудование, используемое при сварке трением, более экологично, чем другие методы, поскольку оно не выделяет вредных сварочных дымов и не выделяет токсины в атмосферу. Его простота делает его отличным вариантом для сварки сверл, соединительных стержней, осевых труб и клапанов.

Безопасность сварки

Все производственные процессы сопряжены с определенными рисками, и сварка здесь не является исключением. Важно иметь надлежащие знания и сварочное оборудование, чтобы защитить себя от любых опасностей. Наряду с соблюдением мер предосторожности также необходимо использовать современное защитное снаряжение, такое как соответствующий сварочный шлем, перчатки и т. д.