Главная Блог Что такое сварка?

Что такое сварка?

Прочитано: 469 Комментарии: 0

Что такое сварка?

Сварка — это процесс соединения материалов, при котором они нагреваются до точки плавления в точке соединения, создавая прочный, неразрушимый шов. Процесс соединения, обеспечивающий бесшовную структуру материалов соединяемых деталей с использованием тепла, давления или их комбинации для создания постоянного соединения. Он широко применяется в различных отраслях, таких как строительство, судостроение и ремонт судов, производство в различных отраслях, ремонт автомобилей и других.

Во время сварки материалы нагреваются до температуры плавления или соединяются с помощью давления, а при охлаждении образуют устойчивое соединение. В некоторых случаях для заполнения места соединения также используют металлический шпаклитель.

Основные виды сварки:

MMA / SMAW – электродуговая сварка с электродами:

Электрод плавится, металл образует шов, а газы покрытия защищают сварочную зону от атмосферных воздействий. Главное преимущество — хорошая доходность при небольших инвестициях.
Эта технология широко применяется в тяжёлой промышленности, а также в различных ремонтных и обслуживающих работах.

MIG / MAG (GMAW) – полуавтоматическая сварка с использованием электродных защитных газов — инертных (аргон) или активных (углекислого газа) — в окружающей среде:

Широко используется для сварки стали, нержавеющей стали и алюминиевых конструкций.
MIG (Металлический инертный газ) — использует инертный газ, например аргон.
MAG (активный металлический газ) — использует активированный газ, такой как CO₂ или смеси.

TIG (GTAW) — метод, известный точным соединением металлов с помощью вольфрамового инертного газа (TIG) — это метод, известный для точного соединения металлов:

Использовал вольфрамовые электроды для создания горячей дуги для плавления металла, в отличие от обычной сварки.
Используя ручную горелку и защитный газ, обычно аргон.
Он используется для сварки нержавеющей стали, алюминия, меди и других цветных металлов толщиной от 0,3 мм до 4 мм.

PAW — плазменно-дуговая сварка:

Плазменная дуговая сварка — это сложная техника дуговой сварки, при которой концентрированная струя плазмы используется для плавления и соединения металлов. Он был разработан как достижение по сравнению с TIG-сваркой и может обеспечивать лучшую точность и управление.

При использовании электрической дуги в качестве источника тепла плазменная дуга создаёт высокую температуру, в результате чего облицовочный материал плавится и оседает на основании.
Обычно используется в случаях повышенных требований к качеству сварного шва, например, при сварке высоколегированных сталей и титана.
Идеально подходит для тонких материалов и микросварки.

Газовая сварка (сварка оксигазом) с помощью стержней:

Отличительные свойства горючих газов определяют их применение.
В газовой сварке используются кислород и газ сгорания, что обеспечивает высокую температуру и контролируемое пламя.
Используется при сварке нелегированных и низколегированных стальей.
В газовой сварке в основном используются ацетилен и чистый кислород или ароматизированный кислород
Традиционный метод, который до сих пор используется при ремонте труб.

Сопротивительная сварка (контактная сварка) — эффективный и быстрый способ соединения металлических деталей, при котором материалы нагреваются локально электрическим током, а нагреваемая область сжимается, достигая пластикового или расплавленного состояния:

Автомобильная промышленность: Самое широкое применение — точечная сварка кузовов, панелей и рам автомобилей в массовом производстве.
Бытовая техника: производство холодильников, стиральных машин, микроволновых печей и других металлических корпусов.
Электроника и аккумуляторы: соединение контактов аккумуляторов (например, в электроинструментах) и сборка точных деталей.
Герметические баки: производство топливных баков, радиаторов и труб с использованием сварки швов.
Металлические конструкции: изготовление арматурной сетки, решёток и ограждений, а также сварка гайок/винтов к листам.

Лазерная сварка — метод, использующий лазер в качестве источника тепла. Расплавите часть или весь поперечный срез заготовки. И при определённых условиях он затвердевает, создавая органический метод сварки.

Принцип заключается в использовании лазерного луча для нагрева заготовки до расплавленного состояния, чтобы создать отверстия для испарения или плавильных бассейнов.
В основном используется для сварки тонких материалов и точных деталей.
Используется для высокоточных и высокоскоростных работ в таких отраслях, как автомобильная и авиационная, медицина и электроника, где требуются визуально чистые и прочные швы без термической деформации материала

Ультразвуковая сварка — процесс, при котором детали соединяются с помощью высокочастотных (20–40 кГц) механических вибраций. В отличие от сварки с сопротивлением, здесь тепло создаётся трением между молекулами, а не электрическим током.

Соединение пластиковых деталей: Быстрая и чистая сборка футляров, игрушек и упаковки без клея и винтов.
Электроника и аккумуляторы: соединение мелких проводов, чипов и контактов аккумулятора без опасного перегрева.
Медицинские и гигиенические средства: герметическое производство масок, фильтров и стерильной упаковки с использованием высокочастотных вибраций.

Выбор типа сварки зависит от:

Тип и толщина материала:

Супротивительная сварка идеально подходит для стальных листов (корпусов, корпусов).
Ультразвуковая сварка лучше всего подходит для термопластов и очень тонких цветных металлов (фольга, провода).

Объём и скорость производства:

Оба метода предназначены для массового производства. Если необходимо производить тысячи деталей в час, выбирается полностью автоматизированное резистивное или ультразвуковое оборудование.

Требования к подключению:

Если для крупных конструкций требуется механическая прочность, выбирается сопротивительная сварка.
Если требуется чистота и точность (лекарства, электроника) или плотность без перегрева материала, выбирается ультразвук.

Технологическая сварка материалов и целостность соединения определяются их физико-химическими свойствами, где металлологическая совместимость фазовых переходов, разница коэффициентов теплового расширения и кинетика окисления являются решающими, что напрямую влияет на риск образования кристаллизационных трещин и концентрацию остаточных напряжений в шве. Вариации теплопроводности и удельного сопротивления определяют необходимую энергетическую плотность для локального плавления, тогда как химическая гетерогенность сплавов может создавать слои хрупких межметаллических соединений, что значительно ограничивает применимость традиционных процессов теплового синтеза к определённым сочетаниям металлов.

Металлы, которые можно сварить:

Для традиционных и промышленных сварочных процессов лучше всего подходят металлы с хорошей технологической сваркой, что обеспечивает стабильную конструкцию соединения и минимальный риск дефектов.

Для сварки наиболее широко используются низкоуглеродные и низколегированные стали, так как они имеют низкий риск трещин и предсказуемую термическую реакцию. Стали с высоким содержанием углерода требуют предварительного нагрева для предотвращения хрупкости конструкции. Нержавеющая сталь хорошо сваривается, но требует точного контроля теплоподачи для поддержания антикоррозийных свойств шва.

Из цветных металлов алюминий и его сплавы чаще всего свариваются, хотя для разрушения оксидного слоя требуется специфическая защитная газовая среда или переменный ток. Медь и её сплавы (например, латунь) пригодны для сварки, но их высокая теплопроводность требует высокой концентрации энергии, тогда как титан сваривает только в атмосфере с инертным газом, чтобы предотвратить его хрупкость под воздействием воздуха.

Сталь — (углерод и сплав):
- Низкоуглеродистая сталь: самый широко используемый и самый простой для сварки тип с отличной прочностью соединения и минимальным риском трещин.
- Легированная сталь: требует специального контроля температуры (нагрев и медленное охлаждение), чтобы предотвратить хрупкость металлической конструкции.
- Нержавеющая сталь: хорошо сваривается, но требует точного управления теплом для предотвращения деформации деталей и поддержания антикоррозийных свойств.
Алюминий и его сплавы:

Оксидный слой: поверхность покрывается твёрдой пленкой Al₂O₃ с очень высокой температурой плавления (~2000°C), которую необходимо механически очистить или промыть с помощью переменного тока (AC) перед сваркой.
Высокая теплопроводимость: алюминий очень быстро удаляет тепло из области сварки, поэтому требуется высокая плотность энергии и часто предварительный нагрев всей детали.
Риск пористости и трещин: материал очень чувствителен к водороду и примесям, которые могут создавать поры или горячие трещины при охлаждении, поэтому требуется особенно чистая защитная газовая среда (аргон).

Медь и бронза:

Экстремальная теплопроводность: медь проводит тепло до 10 раз быстрее стали, поэтому для плавления требуется очень высокая мощность тока и часто предварительный нагрев всей детали (до 300-600°C).
Высокая текучесть: В расплавленном состоянии медь и бронза очень жидкие, что затрудняет формирование вертикальных или верхних швов, поэтому их обычно сваривают только в горизонтальном положении.
Химическая активность и поры: металл легко реагирует с кислородом и водородом, образуя газовые пузырьки (поры) при охлаждении, поэтому требуется защитный газ самой высокой степени чистоты (аргон или гелий).