Классификация видов сварки

Сварка – это процесс соединения материалов путем нагревания до температуры плавления и создания между ними прочной связи. Могут использоваться различные методы, включая тепло, электрический ток, давление. Применяется в производстве изделий, строительной, промышленной и других сферах для получения конструкций разного назначения – от деталей техники до сложных инженерных систем, сооружений.

Классификация: признаки

Классификация сварки может базироваться на различных признаках, таких как физическое воздействие, вид материала, условия (например, на открытом воздухе, в помещении, под водой). Учитываются специфические характеристики, к которым относятся возможность автоматизации, проведения работ в вакууме и другие параметры. Их понимание помогает специалистам определить особенности каждого метода и эффективно применить на практике.

По физическому воздействию

В зависимости от вида физического воздействия, применяемого для соединения материалов, сварка классифицируется на следующие категории:

• Термомеханическая. Используется комбинация тепла (например, нагрев индукцией, ультразвуком) и механического давления, что позволяет материалам стать пластичными и повысить качество стыка между заготовками.
• Механическая сварка. Осуществляется без применения тепла, только с использованием физической силы путем давления на соединяемые поверхности.
• Термическая. Кромки заготовки разогреваются специальным порошком (термитом), который состоит из алюминия (магния) и оксида железа (окалины). Способ задействуется для наплавки металлов и наполнения трещин, сварки низкоуглеродистых сталей и чугунных сплавов толщиной до 100−150 мм, соединения труб, заземляющих контуров, рельсов.

Технические признаки

Сварочные процессы классифицируются по ряду технических признаков:

• Защита расплавленного металла от воздействия кислорода и окисления, которое приводит к образованию пор и неполноценных сварных соединений. Применяются специальные покрытия и флюсы, инертные газы (например, гелий, аргон).
• Непрерывность процесса. Полуавтоматическая и другие виды сварки часто настроены на режим постоянной подачи расходного материала, что повышает скорость работ и общую производительность.
• Уровень механизации. Современные технологии позволяют создавать полностью автоматизированные виды сварочных работ с использованием роботизированных манипуляторов и программного управления. Это гарантирует точность и повторяемость операций, а также минимизирует влияние человеческого фактора.

Виды сварки

Существуют разные виды сварки металлов. На выбор метода влияют проектные требования, толщина и тип материалов, доступность оборудования, квалификация операторов и другие факторы.

Ручная дуговая сварка (MMA)

Manual Metal Arc Welding (MMA) – ручная дуговая сварка, основана на создании разряда между металлом и электродом, который нагревает и плавит поверхность заготовки, образуя шов. Позволяет сварщику работать в любых положениях, в труднодоступных местах и на высоте, не завися от внешних источников энергии или газовых баллонов.

Преимущества:

• универсальность. MMA позволяет сваривать разные типы металлов и сплавов, в том числе чугун, нержавейку, углеродистые и низколегированные стали, алюминий;
• мобильность. Оборудование относительно компактно, поэтому удобно для использования на различных площадках и в условиях ограниченного пространства;
• простота использования. Минимум комплектующих аксессуаров делает сварку доступной даже для новичков;
• эффективность. MMA позволяет производить сварочные работы быстро, гарантируя высокую скорость при правильной настройке оборудования и оптимальном использовании электродов.

Недостатки:

• повышенный уровень выбросов. При сварке могут выделяться вредные дымы и пары, что требует соблюдения соответствующих мер безопасности и применения вентиляции;
• ограниченные возможности в автоматизации. Ручная сварка требует прямого участия человека в процессе, что приводит к снижению производительности при больших объемах работ или длинных швах.

Аргонодуговая сварка (TIG)

Tungsten Inert Gas (TIG) – аргонодуговая сварка, представляет собой процесс, в котором для создания защитной атмосферы вокруг дуги и расплавленного материала задействуется инертный газ (например, аргон). Метод подходит для соединения нержавейки, титановых, алюминиевых, медных и других сплавов.

Сварка TIG осуществляется вольфрамовыми, графитовыми электродами. Применение газа в качестве защиты от окислительных процессов минимизирует образование брызг, оператор может регулировать скорость подачи металла, расход аргона, ток.

Преимущества:

• точность и управляемость, что позволяет создавать сварные швы почти без дефектов;
• минимальное количество шлака;
• получение чистого и аккуратного шва без необходимости последующей чистки или обработки;
• низкая тепловая деформация за счет контроля энергии.

Аргонодуговая сварка не обладает высокой производительностью. Может оказаться менее эффективной или нецелесообразной для соединения толстых материалов из-за относительно малой проникающей способности дуги. Для сварки характерна чувствительность к воздействию внешних факторов (сквознякам, вибрациям), что негативно сказывается на качестве шва.

Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG)

Полуавтоматическая сварка Metal Inert Gas (MIG), или Metal Active Gas (MAG), – это процесс, когда проволока автоматически подается в рабочую область, а углекислый газ либо флюсы защищают от окисления. Предназначена для сваривания цветных металлов и легированных сталей.

Преимущества:

• высокая скорость, поэтому способ подходит для работ, где требуется хорошая производительность, нет перерывов и необходим большой объем производства;
• простота использования, метод легко осваивается операторами с минимальным обучением и опытом;
• возможность интеграции аппаратов MIG/MAG в автоматические или полуавтоматические сварочные системы, что позволяет дополнительно увеличить КПД;
• малое количество брызг и беспористость, что гарантирует создание чистого и аккуратного сварного шва без необходимости дополнительной отделки или обработки;
• возможность работы в различных позициях, включая горизонтальное, вертикальное и наклонное положение.

Полуавтоматическая сварка MIG/MAG часто не подходит для соединения тонких материалов, так как производит более горячую дугу, приводя к перегреву и деформации. Использование газа усложняет работы на открытом воздухе, особенно при сильном ветре или в условиях, где невозможно создать стабильное защитное облако. Размеры оборудования затрудняют применение сварки MIG/MAG в ограниченном пространстве.

Газовая сварка

Газовая сварка – это метод, при котором тепловая энергия для плавления металла получается из горения смеси кислорода с ацетиленом или пропаном. Позволяет работать с различными типами сплавов, углеродистой и низколегированной сталями, чугуном, алюминием и медью.

Преимущества:

• простота в обслуживании и ремонте. Не требуется сложных настроек или специализированных знаний для эксплуатации аппарата, что делает газовую сварку доступной для начинающих;
• низкая цена оборудования, если сравнивать с другими видами;
• портативность. Не нужно подключение к электрической сети, поэтому сварка может использоваться в отдаленных или труднодоступных местах. Горелка, баллоны и
• оборудование удобны для транспортировки.

Однако газовая сварка имеет и недостатки, включая более низкую производительность и склонность к образованию брызг, шлака. Менее подходит для соединения толстых материалов или для использования в условиях, где требуются точность и качество швов. Чувствительна к внешним факторам, таким как сильный ветер и влажность.

Плазменная сварка

Температура дуги достигает показателя до +20 000 °C и более. Плазменный способ сварки подходит для материалов разной толщины, от тонких листов до толстых конструкций, благодаря регулировке уровня мощности и других параметров.

Преимущества:

• минимальное количество брызг и шлака, что уменьшает необходимость последующей чистки или обработки сварного шва;
• плавное и равномерное распределение тепла по всей поверхности, что помогает предотвратить деформацию и напряжение в сварном шве;
• возможность соединения разных металлов;
• применимость в автоматизированных системах производства, где требуются производительность и повторяемость сварочных операций.

Недостатки:

• необходимость использования специализированного оборудования и опытного оператора для настройки и обслуживания;
• повышенный уровень шума и выделение испарений при работе, что создает дискомфорт и требует дополнительных мер безопасности;
• высокая цена, что становится препятствием для малых предприятий или начинающих мастеров.
• оборудование для плазменной сварки может быть громоздким и требовать электрического питания, это затрудняет его использование вдали от населенных пунктов.

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка не требует защитного газа, уменьшает операционные расходы. Задействуется для соединения никелевых, медных, алюминиевых сплавов, жаропрочных сталей толщиной до 3000 мм. Применяется при изготовлении крупных конструкций, например, в судостроении, мостостроении и производстве грузовых контейнеров.

Преимущества:

• высокая проникающая способность. Благодаря жидкому шлаку сварка может преодолевать препятствия: окисные пленки, загрязнения, ржавчину или жир на поверхности металла;
• устойчивость к внешним факторам, таким как влага или ветер, что делает сварку подходящей для работы на открытом воздухе в разных климатических условиях;
• эффективное заполнение шва, что уменьшает вероятность образования внутренних дефектов и повышает прочность соединения.

Из-за особенностей формирования шлака сварка неэффективна при работе в вертикальном положении. Способ не всегда подходит для тонких металлических деталей вследствие трудностей контроля нагрева и возможных деформаций. После работ требуется удаление остатков шлака, при неправильном контроле сварочного процесса или включении несоответствующих параметров возникают внутренние дефекты. Например, трещины, полости в заготовке.