Термическая сварка – это процесс соединения металлов, основанный на расплавлении его кромок. «Ванна», образующаяся под действием высокой температуры, соединяет сплавы на молекулярном уровне и позволяет получить прочный, монолитный шов. Термическая сварка всегда востребована благодаря своей простоте, доступности, низкой себестоимости. К ней принято причислять газовую, дуговую, лазерную и плазменную технологии.
Рассмотрим подробнее плюсы и минусы термической сварки и остановимся на наиболее распространённых классах.
Термические классы сварки
К классу термической сварки относятся виды, позволяющие соединить металлы плавлением за счёт целенаправленного использования тепловой энергии. Основными её источниками являются пламя газовой горелки, сварочная дуга, а также тепло, выделяемое при электрошлаковой реакции.
Каждый источник характеризуется двумя параметрами:
- концентрацией, или «пятном нагрева»;
- плотностью теплового потока в месте контакта с металлом.
Именно эти показатели и определяют технологические свойства источников при термической сварке.
Дуговая сварка
Нагрев кромок металла и их последующий контакт на молекулярном уровне достигается с помощью тепловой энергии электрической дуги. Она зажигается между электродом и поверхностью стали. Дуговая сварка подразделяется на:
- механизированную;
- автоматическую;
- полуавтоматическую;
- ручную.
Сварка может выполняться под флюсом или с использованием защитных присадок.
Плазменная сварка
Плавление кромок металла с последующим соединением осуществляется за счёт энергии струи плазмы. Температура в зоне контакта может достигать 15 000-20 000° С.
Лазерная сварка
Процесс основан на использовании фотоэлектронной энергии. Лазерный луч генерируется излучателем, фокусируется с помощью оптической головки и направляется на кромку соединяемой поверхности. Металл мгновенно плавится под воздействием высокой температуры.
Преимущества технологии термической сварки
Термическую сварку металлов можно выполнять и на производстве, и в полевых условиях. Из достоинств можно выделить:
- высокие прочностные показатели сварочного шва;
- низкую трудоёмкость работ;
- низкие затраты на расходные материалы.
Все вышеперечисленные критерии напрямую влияют на себестоимость работ. В сравнении с другими видами сварки по стоимости термическая является преимущественным выбором.
Коротко о свариваемости металлов
Свариваемость – это способность металлов образовывать прочное и долговечное соединение в результате высокотемпературного воздействия. Различают две свариваемости:
- Физическую. Она характеризуется прочностью соединения металлов на атомарном уровне вне зависимости от выбранного способа сварки;
- Технологическую. Такая свариваемость – это способность металла к созданию прочного неразъёмного соединения в зависимости от выбранной технологии.
Свариваемость всегда зависит от физических и механических характеристик стали, её химического состава, степени легирования. Основными показателями свариваемости служат:
- способность к окислению поверхности под действием высокой температуры;
- сопротивляемость к образованию трещин под действием тепла;
- чувствительность к образованию пор.
При сварке важно контролировать прочность и пластичность сварных швов, их соответствие требованиям государственных стандартов. Для этого применяются различные методы визуального и инструментального контроля.
Уменьшение деформаций и напряжений при термической сварке
Деформации и напряжения и в соединяемых металлах, и в сварочных швах значительно снижают механическую прочность конструкции. Для того, чтобы их уменьшить, необходимо, в первую очередь, правильно выбирать места размещения сварных швов, чётко соблюдать технологию сварки. Симметричное расположение сварочных швов – это эффективный способ повышения прочности конструкции. Желательно отказаться и от выполнения угловых швов, если есть возможность сделать стыковые.
Основными причинами возникновения деформаций являются:
- неравномерный нагрев и охлаждение металлического элемента;
- усадка наплавленного металла;
- структурные изменения в кристаллической решётке сплава.
Уменьшение внутренних напряжений достигается и выполнением длинных швов обратноступенчатым способом. Многослойную сварку всегда производят «каскадом» или горкой. Хороший эффект достигается и проковкой каждого сварочного шва.
При термической сварке вязких металлов применяют интенсивный отвод тепла из зоны контакта. Свариваемые элементы или частично погружаются в воду, или охлаждаются напором воздуха, нагнетаемого вентиляторами.
Особенности аргонодуговой сварки
При аргонодуговой сварке используется защитный газ – аргон. Для соединения металлов применяют неплавящиеся или плавящиеся электроды. Также можно дополнительно использовать присадочную проволоку. Аргонодуговой сваркой преимущественно соединяют металлы, толщина которых превышает 4 мм. Для сварки алюминиевых сплавов выбирают инверторы переменного тока, а для всех остальных металлов – постоянного.
Аргонодуговая сварка выбирается для выполнения стыковых, тавровых и двутавровых соединений, которые часто встречаются в металлоконструкциях различного назначения.
Сегодня существует несколько разновидностей аргонодуговой сварки:
- сварка погруженной дугой;
- сварка с применением флюса;
- сварка при повышенном давлении защитной атмосферы;
- импульсно-дуговая сварка.
В последнем случае в качестве источника тепловой энергии выступает пульсирующая дуга. Сплошной и монолитный шов получается за счёт расплавления отдельных участков соединяемой поверхности.
