Что такое сварка определение

Что такое сварка? Подробное объяснение процесса сварки

Сваркой называют соединение или сплавление заготовок с использованием нагрева и/или сжатия, в результате которого заготовки образуют одно целое. Источником тепла при сварке обычно является пламя дуги, образуемой электричеством от источника питания сварки. Сварка на основе дуги называется дуговой сваркой.

Сплавление деталей происходит исключительно за счет тепла, выделяемого дугой, которое сплавляет вместе сварочные детали. Этот метод можно использовать, например, при сварке TIG.

Обычно присадочный металл сплавляется в сварной шов (сваривается) либо с помощью механизма подачи проволоки через сварочную горелку (сварка MIG/MAG), либо с помощью подаваемого вручную сварочного электрода. В этом случае присадочный металл должен иметь примерно такую же температуру плавления, что и свариваемый материал.

Перед началом сварки кромкам заготовок придают форму подходящей сварочной кромки, например V-образной канавки. В процессе сварки дуга сплавляет края кромки и присадочный материал, образуя расплавленную сварочную ванну.

Чтобы сварка была долговечной, расплавленная сварочная ванна должна быть защищена от окисления и воздействия окружающего воздуха, например с помощью защитных газов или шлака. Защитный газ подается в расплавленную сварочную ванну с помощью сварочной горелки. Сварочный электрод также покрыт материалом, который образует защитный газ и шлак над расплавленной сварочной ванной.

Чаще всего свариваются металлы, например алюминий, низкоуглеродистая сталь и нержавеющая сталь. Возможна также сварка пластмасс. При сварке пластмасс источником тепла является горячий воздух или электрический резистор.

Сварочная дуга, необходимая для сварки, представляет собой электрический разряд между сварочным электродом и заготовкой. Дуга возникает, когда между деталями генерируется достаточно сильный импульс напряжения. При сварке TIG это может быть достигнуто с помощью триггерного зажигания или удара сварочного электрода по сварочному материалу (контактное зажигание).

Таким образом напряжение разряжается как молния, позволяя электричеству проходить через воздушный зазор, что создает дугу с температурой в несколько тысяч градусов по Цельсию, вплоть до 10 000 °C. Через сварочный электрод проходит постоянный ток от источника сварочного тока к заготовке, поэтому перед началом сварки заготовку необходимо заземлять с помощью заземляющего кабеля в сварочном аппарате.

При сварке MIG/MAG дуга возникает, когда присадочный материал касается поверхности заготовки и возникает короткое замыкание. Затем эффективный ток короткого замыкания плавит конец присадочной проволоки и возникает сварочная дуга. Для получения однородного и прочного шва сварочная дуга должна быть стабильной. Поэтому при сварке MIG/MAG важно, чтобы сварочное напряжение и скорость подачи проволоки соответствовали свариваемым материалам и их толщине.

Кроме того, техника работы сварщика влияет на однородность дуги и, как следствие, на качество сварного шва. Для успешной сварки важны расстояние от углубления между разделанными кромками до сварочного электрода и постоянство скорости перемещения сварочной горелки. Определение правильного напряжения и скорости подачи проволоки — важная составляющая компетенции сварщика.

Однако современные сварочные аппараты выполняют некоторые функции, облегчающие работу сварщика; это, например, сохранение ранее использованных настроек или использование предварительно заданных синергетических кривых, облегчающее настройку параметров сварки для выполнения очередного задания.

Защитный газ часто играет важную роль в обеспечении производительности и качества сварки. Как следует из его названия, защитный газ защищает затвердевающий расплавленный сварной шов от окисления, а также от содержащихся в воздухе примесей и влаги, которые могут ослабить коррозионную стойкость шва, привести к образованию пор и снизить прочность шва за счет изменения геометрии соединения. Кроме того, защитный газ охлаждает сварочный пистолет. В качестве компонентов защитного газа чаще всего используются аргон, гелий, углекислый газ и кислород.

Защитный газ может быть инертным или активным. Инертный газ не вступает ни в какие реакции с расплавленным металлом шва, тогда как активный газ принимает участие в процессе сварки, стабилизируя дугу и обеспечивая равномерный перенос материала в сварной шов. Инертный газ используется при сварке методом MIG (дуговая сварка металлическим электродом в среде инертного газа), а активный газ — при сварке MAG (дуговая сварка металлическим электродом в среде активного газа).

Примером инертного газа является аргон, который не вступает в реакцию с расплавленным сварным швом. Это наиболее часто используемый защитный газ при сварке TIG. Углекислый газ и кислород вступают в реакцию с расплавленным сварным швом, как это происходит и со смесью углекислого газа и аргона.

Гелий (He) также является инертным защитным газом. Гелий и смеси гелия с аргоном используются при сварке методами TIG и MIG. Гелий обеспечивает лучшее проплавление кромок и более высокую скорость сварки по сравнению с аргоном.

Углекислый газ (CO2) и кислород (O2) — активные газы, используемые в качестве так называемого окисляющего компонента для стабилизации дуги и для обеспечения равномерного переноса материала при сварке методом MAG. Доля этих газообразных компонентов в составе защитного газа определяется типом стали.

К процессам сварки, а также к конструкции и характеристикам сварочных аппаратов и источников питания применяются несколько международных стандартов и норм. Они содержат определения, инструкции и ограничения, касающиеся методик и конструкций аппаратов и направленные на повышение безопасности процессов, а также на обеспечение качества продукции.

Например, существует общий стандарт на сварочные аппараты дуговой сварки IEC 60974-1, тогда как технические условия на поставку, типы изделий, размеры, допуски и маркировку содержатся в стандарте SFS-EN 759.

Со сваркой связаны несколько факторов риска. Дуга излучает чрезвычайно яркий свет и ультрафиолетовое излучение, которое может привести к поражению глаз. Брызги расплавленного металла и искры могут обжечь кожу и вызвать пожар, а дым и пары, образующиеся при сварке, могут представлять опасность при вдыхании.

Однако этих опасностей можно избежать путем надлежащей подготовки и использования соответствующих средств защиты.

Противопожарная защита предусматривает заблаговременную проверку участка, где будет производиться сварка; с этого участка должны быть удалены легковоспламеняющиеся материалы. Кроме того, должна быть обеспечена постоянная доступность средств пожаротушения. Посторонние лица не должны допускаться в опасную зону.

Глаза, уши и кожу необходимо защищать с помощью соответствующих средств защиты. Сварочная маска со светозащитным экраном защищает глаза, волосы и уши. Кожаные сварочные перчатки и комплект прочной, невоспламеняющейся одежды защищает руки и тело от искр и тепла.

Воздействия дыма и паров, выделяющихся при сварке, можно избежать с помощью достаточно интенсивной вентиляции на рабочем месте.

Узнать больше о безопасности при сварке

Возможна классификация методов сварки по способу достижения необходимого для сварки нагрева и по способу подачи присадочного материала в зону шва. Используемый метод сварки выбирается в зависимости от типа подлежащих сварке материалов и их толщины, а также от требуемой эффективности производства и желаемого визуального качества сварного шва.

Наиболее широко используемые методы сварки — сварка MIG/MAG, сварка TIG, а также электродная сварка (ручная дуговая сварка металлическим электродом). Самым старым, наиболее известным и все еще наиболее распространенным является метод ручной дуговой сварки покрытым электродом (MMA), который обычно используется при выполнении монтажных работ в производственных помещениях и на открытых площадках; он позволяет производить сварку в труднодоступных местах.

Более медленный метод TIG дает возможность получать сварные соединения чрезвычайно высокого качества, поэтому он используется для выполнения швов, которые будут на виду или требуют особой точности.

MIG/MAG — универсальный метод сварки, при котором не нужно отдельно подавать присадочный материал в расплавленный шов. Вместо этого проволока проходит прямо в расплавленный шов через сварочный пистолет, окруженный защитным газом.

Для особых нужд имеются также и другие методы сварки, например лазерная, плазменная, точечная, дуговая сварка под флюсом, ультразвуковая сварка и сварка трением.

1. Определение сварки

15

ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ДЕЛА

Лекция №1

Предмет и задачи курса

Предметом курса являются основные фундаментальные физические явления, лежащие в основе технологического процесса сварки и сварочных технологий, применяемых при сооружении объектов трубопроводного транспорта.

Сваркой по ГОСТ 2601-84 называется процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми деталями или их частями при нагревании и (или) пластическом деформировании. СЛАЙД 1

Слово “или” указывает на то, что сварка может быть и без нагрева. Для получения сварного соединения металлов необходим нагрев и давление, или только нагрев или только давление.

Сущность сварки заключается в сближении элементарных частиц свариваемых частей настолько, чтобы между ними начали действо­вать межатомные связи, которые обеспечивают прочность соеди­нения.

Так как свариваемые поверхности неоднородны, имеют макро- и микронеровности, окисные пленки, загрязнения, то для сварки необходимо приложить внешнюю энергию.

Способ получения неразъёмных соединений различных металлических деталей путём сварки и пайки был известен ещё в глубокой древности. В египетских пирамидах нашли золотые изделия, которые имели паянные оловом соединения. В Помпеях (Италия) обнаружили свинцовые водопроводные трубы с продольным паяным швом. Широко применялась кузнечная (печная) сварка. При этом способе сварки соединяемые металлы нагревались в печах до пластичного состояния, а затем проковывались в местах соединения с помощью молота.

Большинство современных сварочных процессов были разработаны в первой половине 20-го века. Они основывались на научных разработках 19-го века. В 1802 году впервые в мире профессор Петров (Россия) открыл устойчивый дуговой разряд от построенного «Вольтового столба». Столб состоял из 2100 пар пластин из меди и цинка, между которыми были проложены бумажные прокладки, смоченные водным раствором нашатыря. Петров доказал, что им был получен мощный источник энергии, который может быть использован для освещения и плавки металла. Открытие электрического дугового разряда российским ученым и академиком Василием Владимировичем Петровым* (1761 – 1834 гг.) в 1802 году позволило определить возможность использования электрического разряда для расплавления металлов. СЛАЙД 2 Открытие В.В. Петрова заложило начало развития новых отраслей технических знаний и науки, получивших в дальнейшем практическое применение в электродуговом освещении, а затем при электрическом нагреве, плавке и сварке металлов.

Впервые сварку металлов с помощью угольного электрода осуществил в 1881 году француз Август де Меритано. В 1888 году русский учёный, академик Николай Гаврилович Славянов заменил угольный электрод голым металлическим прутком. Тем самым было дано начало дуговой сварке плавлением. Дуга от такого электрода горела на открытом воздухе, и поэтому наплавленный металл был загрязнён кислородом и азотом, был хрупким и пористым. Поэтому большой практической ценности от данного изобретения не было. С его участием получено развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, создан, первый автоматический регулятор длины дуги и первый сварочный генератор. Им были предложены флюсы для получения высококачественного металла сварных швов.

СЛАЙД 3 В конце XIX века российский ученый, инженер и изобретатель Николай Николаевич Бенардос (1842 – 1905 гг.) открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им были разработаны способ дуговой сварки в защитном газе, дуговая резка металлов, контактная сварка и др.

С 1906 года с изобретением ацетиленокислородной горелки и разработки ацетиленовых генераторов, началось промышленное применение газовой сварки. Начиная с этого времени и до 30-годов, газовая сварка занимает ведущее положение в сварочном производстве. Все магистральные трубопроводы с 1926 по 1935 год были построены с помощью газовой сварки.

В 1912 году появляются первые покрытые электроды, которые позволили стабилизировать процесс горения сварочной дуги и получить сварные соединения равнопрочным основному металлу труб, что повысило производительность сварки.

В 20-е, 30-е годы XX столетия в основном применяли ручную сварку электродами с тонкими ионизирующими меловыми покрытиями. В эти годы под руководством академика Валерия Петровича Вологдина (1881 – 1953 гг.) были изготовлены первые отечественные сварные котлы и корпуса нескольких судов. В конце 1930-х годов стали применять толстопокрытые электроды. Для электродных стержней использовали легированную сталь, что позволило использовать сварку для изготовления промышленного оборудования и строительных конструкций. В процессе развития сварочного производства была разработана технология сварки под флюсом, которая позволила увеличить производительность процесса до десяти раз, обеспечить качество сварного соединения за счет увеличения мощности сварочной дуги и надежной защиты расплавленного металла от окружающего воздуха, механизировать и усовершенствовать технологию производства сварных конструкций. В начале пятидесятых годов ХХ столетия Институтом электросварки им. Е.О. Патона была разработана электрошлаковая сварка, что позволило заменить литые кованные крупногабаритные детали сварными. Заготовки стали более транспортабельными и удобными при сборке и монтаже.

СЛАЙД 4 К концу 30-х годов был разработан способ механизированной сварки под слоем флюса. Что значительно повысило производительность и качество сварки.

В 1940 году была изобретена сварка вольфрамовым электродом в среде защитных газов. Это дало возможность сваривать нержавеющие и цветные металлы.

В 1948 году был разработан новый процесс с применением защитного газа – дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа (аргона). Так как применение аргона в качестве защитного газа резко удорожало производство, то к концу 1950 годов были разработаны методы, сделавшие возможным использование в качестве защитного газа углекислый газ (была изобретена специальная сварочная проволока).

В конце 1940-х и начале 1950-х получили промышленное применение способы дуговой сварки в инертных защитных газах: ручная неплавящимся электродом, механизированная и автоматическая неплавящимся и плавящимся электродом. В ЦНИИТмаше при участии МВТУ и ИЭС им. Е.О. Патона была разработана сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа – процесса высокопроизводительного и обеспечивающего хорошее качество сварных соединений. Сварка в среде углекислого газа составляет около 30 % объема всех сварочных работ в нашей стране. Разработкой этого способа сварки руководил профессор К.Ф. Любавский.

СЛАЙД 5 В 60-х годах был разработан процесс сварки порошковой проволокой, электрогазосварка. Сварка под слоем флюсом несколькими электродами. В конце 70-х началось освоение лазерной, электронно-лучевой сварки в вакууме. Сварка использовалась и используется во всех отраслях промышленности, связанных с металлическими конструкциями, Это строительство и ремонт судов, мостов, несущих стальных конструкций зданий, транспортных средств и оборудования. В настоящее время все трубопроводы сооружаются с помощью сварки.

В конце ХХ века отечественными и зарубежными фирмами было создано оборудование для автоматической и механизированной сварки трубопроводов в среде защитных газов, которое в настоящее время успешно применяется при строительстве всех крупных трубопроводных проектов.

Сварочные работы в трубопроводном строительстве непрерывно совершенствуются. Автоматизация процессов сварки резко повысила производительность труда, темпы сварочно-монтажных работ и качество свариваемых соединений. За последние годы разработаны и широко применяются принципиально новые технологические способы сварки.

Что такое сварка? - Определение, процессы и типы сварных швов

Сварка – это производственный процесс, при котором две или более деталей сплавляются друг с другом с помощью тепла, давления или того и другого, образуя соединение по мере охлаждения деталей. Сварка обычно используется для металлов и термопластов, но также может использоваться для дерева. Готовое сварное соединение может называться сварным соединением.

Некоторые материалы требуют использования определенных процессов и методов. Число считается ' несвариваемый , термин, обычно не встречающийся в словарях, но полезный и описательный в технике.

Соединяемые детали называются исходным материалом . Материал, добавляемый для облегчения формирования соединения, называется наполнитель или расходный материал . По форме эти материалы могут называться основной пластиной или трубой, присадочной проволокой, плавящимся электродом (для дуговой сварки) и т. д.

Расходные материалы обычно выбираются такими, чтобы они были близки по составу к основному материалу, таким образом образуя однородный сварной шов. , но бывают случаи, например, при сварке хрупких чугунов, когда применяют присадку с самым другим составом и, следовательно, свойствами. Такие сварные швы называются неоднородными.

Готовое сварное соединение может обозначаться как сварное соединение .

Состав:

1. Как работает сварка?
2. Общие конфигурации соединений
3. Типы сварных соединений
4. Источники энергии
5. Различные типы и для чего они используются
6. Услуги
7. Где используется?

Соединение металлов

В отличие от пайки твердым припоем, при которых основной металл не плавится, сварка представляет собой высокотемпературный процесс, при котором основной материал плавится. Обычно с добавлением наполнителя.

Нагрев при высокой температуре приводит к образованию сварочной ванны из расплавленного материала, который при охлаждении образует соединение, которое может быть прочнее основного металла. Давление также может использоваться для создания сварного шва, как вместе с нагревом, так и отдельно.

Он также может использовать защитный газ для защиты расплавленных и присадочных металлов от загрязнения или окисления.

Соединение пластмасс

Сварка пластмасс также использует тепло для соединения материалов (хотя и не в случае сварки растворителем) и выполняется в три этапа.

Во-первых, поверхности подготавливаются перед применением тепла и давления, и, наконец, материалы охлаждаются для плавления. Методы соединения пластмасс можно разделить на методы внешнего или внутреннего нагрева, в зависимости от конкретного используемого процесса.

Соединение древесины

Сварка древесины использует тепло, выделяемое при трении, для соединения материалов. Соединяемые материалы подвергаются большому давлению, прежде чем линейное фрикционное движение создает тепло для соединения заготовок вместе.

Это быстрый процесс, позволяющий соединить древесину без клея или гвоздей за считанные секунды.

Соединение встык

Соединение между концами или кромками двух частей, образующих угол друг к другу 135-180° включительно в области соединения.

Т-образное соединение

Соединение между концом или краем одной детали и лицевой стороной другой детали, причем части образуют друг с другом угол от 5 до 9 градусов включительно0° в области сустава.

Угловое соединение

Соединение между концами или краями двух частей, образующих угол друг к другу более 30, но менее 135° в области соединения.

Кромочное соединение

Соединение между кромками двух деталей, образующими угол друг к другу от 0 до 30° включительно в области стыка.

Крестообразный шарнир

Соединение, при котором две плоские пластины или два стержня привариваются к другой плоской пластине под прямым углом и на одной оси.

Соединение внахлестку

Соединение между двумя перекрывающимися частями, образующими угол друг к другу 0-5° включительно в области сварного шва или сварных швов.

Сварные швы в зависимости от конфигурации дыра.

Пробковый сварной шов

Сварка, выполненная путем заполнения отверстия в одном из компонентов заготовки присадочным металлом таким образом, чтобы соединить его с поверхностью компонента внахлест, выходящего через отверстие (отверстие может быть круглым или овальным).

На основе проплавления

Сварной шов с полным проплавлением

Сварное соединение, в котором металл шва полностью проникает в соединение с полным сплавлением корня. В США предпочтительным термином является сварной шов с полным проплавлением (CJP, см. AWS D1.1).

Сварка с частичным проплавлением

Сварка, в которой глубина проплавления преднамеренно меньше, чем полная. В США предпочтительным термином является сварка с частичным проплавлением (PJP).

Сварные швы на основе доступности

Особенности заполненных сварных швов

Batt Weld

Filet Weld

Parent Melal

MATLEAR