Сварка плавлением: особенности и правила применения

К самым простым типам сварки относится плавление. В нашем обзоре мы подробнее остановимся на сущности этого технологического процесса, его разновидностях и сфере применения.

Сварка плавлением представляет собой скрепление пары заготовок, которое происходит вследствие кристаллизации единой сварочной ванны, сформированной в ходе расплавления соединяемых друг с другом кромок. Данный процесс широко распространён в сварочных работах. Важно понимать, что нагреть любой металл или его сплав выше уровня плавления, чтобы получить сварочную ванну, можно исключительно тогда, когда основной источник энергии дает в участок сварки чуть больше тепла, чем отводится за такое же время в ходе охлаждения.

Основная часть тепла в данном случае уходит на прогревание холодного изделия, поскольку у металлов довольно высокая теплопроводность. Помимо этого, значительный объем тепла утрачивается вследствие излучения во внешнюю среду. Именно поэтому отличительной особенностью этого способа сварки является наличие источника энергии большой мощности и повышенной сосредоточенности. Очень важно, чтобы он мог сконцентрировать на небольшой площади сварочной ванны всю массу выделяющейся тепловой энергии и успеть за небольшое время расплавить дополнительные порции металла, сохраняя заданную скорость сварки.

Существует классификация сварки плавлением.

• Ручная. В данном случае тепло необходимо для расплавления металлических кромок. Температура сварочной дуги доходит до 4000–6000°, при этом металлы перемешиваются и по мере перемещения дуги довольно быстро затвердевают — так формируется сварной шов. Нанесённое на металлический стержень электрода покрытие включает в себя несколько компонентов, при расплавлении они создают газовую и шлаковую защиту сварочной ванны от негативного воздействия азота и кислорода из воздушной массы.

• Дуговая сварка под флюсом. При таком типе работ электрическая дуга загорается, находясь под слоем зернистого флюса. Он защищает расплавленный металл от контакта с воздухом и в случае необходимости легирует его. Электродная проволока перемещается в дугу автоматически при помощи сварочной головки электродвигателя. Флюс перемещается в участок сварки под действием собственной тяжести, одновременно вся конструкция перемещается по линии свариваемого шва. Такой тип сварки характеризуется повышенной производительностью.

• Газовая. Этот вид сварки основывается на том, что электрическая дуга возгорается, находясь между основным металлом и вольфрамовым электродом. Сварочную ванну от окисления защищает среда инертного газа, как правило, это гелий либо аргон. Газ вытесняет атмосферный воздух от участка сварки. Для заполнения шва в сварочную ванну вводят присадку. Способ востребован при заваривании высоколегированных сталей, активных и редких, а также цветных металлов и их сплавов.

• Дуговая сварка в защитном газе. Данная технология предполагает, что специальные ролики подают электродную проволоку в беспрерывном режиме в зону сварки, причём скорость подачи соответствует скорости плавления. Сварочная ванна защищена от неблагоприятного воздействия воздуха активным газом, например, углекислотой или инертным. Углекислоту обычно используют при сварке легированных и углеродистых сталей, а инертные газы — при сваривании цветных металлов, а также сплавов высоколегированных сталей.

• Сварка трехфазной дугой. В этом случае к паре электродов и основному изделию подводят переменный ток. В этот момент возникает 3 дуги, горящие в едином сварочном фокусе: одна между самими электродами и по одной между изделием и каждым электродом. Горение сопровождается выделением большого количества тепловой энергии, и это многократно повышает производительность всего сварочного процесса.

• Электрошлаковая сварка. Выделение энергии основано на прохождении тока через электропроводный расплавленный шлак. По окончании затвердевания электродного и основного материала формируется сварной шов, при этом сварку обычно выполняют при вертикальном размещении свариваемых деталей с большим зазором между заготовками. Чтобы сформировать шов, с обеих сторон от зазора помещают медные ползуны, охлаждаемые водой — такой метод оптимален для соединения деталей большой толщины: от 30 до 1000 мм.

Сварка плавлением широко востребована в строительстве. Она позволяет надежно скрепить между собой металлические детали и элементы металлоконструкций. Этим сфера ее применения не ограничивается, ее используют в самолето- и автомобилестроении, а также во многих других областях техники и науки.

Особняком стоит плавление при помощи электрических дуг. Дело в том, что использование электронных лучей сопряжено с применением специальной аппаратуры и потребностью в защите работников от рентгеновских лучей. Поэтому к такому типу сварки обычно прибегают в тех случаях, когда речь идет о тугоплавких, а также химически активных металлах, сплавах и полимерах. Самый простой вариант – газовая сварка – востребован в быту, в основном при проведении ремонтно-отделочных работ.

Сварка плавлением подчиняется установленным требованиям ГОСТ. Контроль качества выполняют несколькими методами,

• Всякая проверка качества сварочного шва начинается с визуального контроля. Это самый быстрый способ, который не требует специальных приборов и жидкостей. Чтобы провести контроль качества, нужно осмотреть сварное соединение. Не допускается наличие трещин, сколов, наплывов и других видимых дефектов.
• Капиллярный контроль. Этот способ заключается в использовании особых жидкостей, проникающих в мельчайшие поры. Способ позволяет удостовериться в отсутствии скрытых дефектов в условиях ограниченного бюджета на проверку.
• На производстве повсеместно используется магнитный контроль. Сварщик создает со всех сторон от шва магнитное поле, оно испускает пучок электромагнитных лучей. В идеале они должны быть прямыми, любое их искажение указывает на наличие дефектов.
• Ультразвуковой контроль — довольно эффективный метод определения качества шва. Контроллер подаёт на шов ультразвук. Если в ходе своего перемещения он встречается с дефектом, то меняет направление распространения. Интересно, что различные виды дефектов искажают звуковую волну по-разному, поэтому любые недоработки можно с легкостью определить.

О том, какие особенности и правила применения сварки плавлением, смотрите в следующем видео.