Что такое сварка? Это технический способ получения единого соединения путем установки межмолекулярных и межатомных контактов между свариваемыми деталями посредством общего или местного нагревания. Она используется для монолитного соединения металлических предметов и их сплавов в различных сферах производства и в медицине.

К изделию, подвергающемуся сварке и электроду, для образования электрической дуги подводится электроэнергия от сварочного трансформатора. Под воздействием температуры (7000 градусов), которая образуется от эл. дуги, края деталей и электрода расплавляются и создают «сварочную ванну».

В этой среде электродный металл соединяется с расплавленным концом изделия, а разжиженный шлак проявляется на поверхности и образует некую пленку. После остывания металла получается сварное соединение. Энергия, которая используется для образования и сохранения дуги, подается от источников питания, создающих постоянный и переменный ток.

В одном случае, при сварке используются плавящиеся электроды, и формирование шва получается в результате плавления электрода. В другом применяются неплавящиеся электроды. Здесь шов образуется посредством плавления прутков, которые необходимо вводить прямо в сварочную ванну.

Чтобы предотвратить окисление металла, в образующемся шве из сварочной головки подаются защитные газы – углекислый газ, аргон, гелий, а также их смеси. Соединение металлов может происходить с использованием переменного тока и постоянного тока. Дуговая сварка с постоянным током образует малое число брызг металла, так как полярность тока остается неизменной. Для поддержания постоянного тока используются выпрямители.

Дуговая сварка классифицируется в зависимости того, каким механическим процессом она производится, от типа сварочного электрода, от вида сварочной дуги и др.

1. По роду механизации сварка бывает:

• ручная дуговая;
• дуговая полуавтоматическая;
• дуговая автоматическая

Способ обработки металла зависит от того, как происходит зажигание и сохранение длины эл. дуги, манипулирование электродом, для того чтобы придать необходимую форму шву, хождение электрода по линии образующегося шва и прекращения самого хода сварки.

2. По типу тока различают:

— электрическую дугу, которая питается током, имеющим минус на электроде (прямой полярности);

• Электрическую дугу, берущую ток обратной полярности
• электрическую дугу, работающая от переменного тока.

3. Кроме этого дуги классифицируются по типу:

• прямого действия;
• косвенного действия;

В первом случае она проходит между основным металлом и электродом, и в результате используемой теплоты происходит сварка, сварка во втором варианте получается тогда, когда дуга проходит между двумя электродами.

Дуговая сварка может производиться плавящимся электродом и неплавящимся. Самым распространенным методом сварки является процесс работы с плавящимся электродом. Ее производят несколькими электродами. Если к одному полюсу, от которого питается дуга, присоединены два электрода, то это будет классифицироваться как двухэлектродная сварка, сварка несколькими электродами (пучком) — называется многоэлектродной.

Условия, при которых происходит горение эл. дуги, классифицируются как сварка с открытой, закрытой, полуоткрытой дугой. При открытой дуге сварка производится через светофильтры. Дуга закрытая находится в расплавленном флюсе. При полуоткрытой дуге одна часть дуги утопает в расплавленном флюсе и основном металле, другая находится над ними. Работы производятся при использовании светофильтров.

Дуговая сварка классифицируется также и по виду защиты области эл.сварки от окружающего воздуха. Это:

• шлаковая защита, то есть под флюсом, толстостенными электродами;
• шлако-газовая защита, а именно: толсто-покрытыми электродами;
• эл.дуговая сварка с газовой защитой и комбинированная защита.

Защитные покрытия предназначены ограждать от воздействия воздуха, делать устойчивым горение дуги, рафинировать и легировать металл получившегося шва. Чаще всего применяются средне-покрытые, а также толсто-покрытые электроды.

Источник теплоты в электронно-лучевой сварке – электронный луч, который появляется посредством термической электронной эмиссии, получаемой непосредственно с катода электронной пушки. Работы производятся в вакуумных камерах в высоком вакууме, то есть при давлении — 10-3 – 10-4 ПА. Кроме этого существует процесс варки эл. лучом в условиях нормального давления. В этом случае луч выходит из вакуумного поля непосредственно перед контактом с металлом.

Электронно-лучевая сварка дает следующие преимущества:

• Значительная степень проникновения в металл теплоты, которая распределяется как на его поверхности, так и достаточной глубине основного материала. Сосредотачивая электронный луч, можно получить в выходе пятно нагрева, равное 0,0002 -5 мм в диаметре, которое дает возможность обрабатывать материалы за один раз не только толщиной самых минимальных размеров, но и более весомых – до 200 мм. В итоге получаются швы с глубиной провара в соотношении к ширине 20: 1, а иногда и выше.

Электронно-лучевая сварка способна работать с тугоплавкими материалами, такими как тантал, вольфрам и др. Небольшое поле температурного влияния снижает возможность рекристаллизации металла в зоне сварки.

• Небольшой объем вводимой теплоты. Электронно-лучевая сварка может дать заданную глубину проплавления даже в случае, если установить объем подаваемой теплоты в пять раз меньше, чем при работе с дуговой. В результате изделие практически не деформируется.

• Нагретый и расплавленный металл не насыщается газами. Кроме того, металл приобретает пластические свойства, в результате чего даже на таких химически активных сплавах и металлах, как молибден, ниобий, титан, цирконий получается высокая степень качества соединений. Прекрасный результат сварки электронным лучом получается на низкоуглеродистых сталях, устойчивых к коррозии, меди и сплавах из меди, алюминия и никеля.

Электронно-лучевая сварка имеет некоторые недостатки:

• На швах с повышенным соотношением ширины к глубине, а также на изделиях с большой теплопроводностью зачастую образуются полости и несплавления в корне шва.

• Чтобы создать в рабочей камере вакуум после того, как будет загружен материал, потребуется продолжительное время.

Электрическая контактная сварка – это основной метод работ, производимых в нашей стране.Действие этого вида сварки происходит так: между двумя металлическими листами в определенной точке подается ток 6000 А через медные электроды.

При этом подготовленные к сварке листы с силой прижимаются один к другому посредством сварочных клещей или ручной рычажной системы. В течение нескольких секунд эти листы прогреваются до заданной температуры плавления. При помощи усилия, которое прилагается к электродам (150 кг), происходит смешение молекул металла друг с другом, выполняется процесс сваривания материала. Нельзя допустить сильного разжижения металла, так как он может быть выдавлен при расширении после излишнего нагрева, из-за чего может получиться низкоконсистентное пористое ядро.

В основу работы электрической контактной сварки включается давление и тепло. Металл в месте должного соединения сильно нагревают и с определенным усилием сжимают. Чтобы получить правильно сваренные детали, элементы металла в точке соединения греют до расплавления, а при стыковой эл. сварке – до получения пластического состояния. Прилегающие к точке соединения зоны нагревают до температур, которые смогут обеспечить необходимую пластическую деформацию заготовок. В ходе такой деформации удаляются окислы из точки соединения, устраняются раковины и происходит уплотнение металла.

Существует несколько видов электрической контактной сварки. Широко применяются основные из них: роликовая сварка, сварка стыковая, шовная. Электрическая контактная сварка в современном мире применяется не только в строительстве для создания изделий больших габаритов, но и в производстве самых крохотных микросхем.