Задача соединить два куска металла в одно целое физически решается разными методами. Получить одну деталь или заготовку из двух можно только при условии, что между поверхностями и в глубине структуры металла возникнут устойчивые межатомные связи. Процесс [сварки металлов] — это создание условий, при которых соединение становится неразъемным за счет формирования сварочного шва, зоны межатомного взаимодействия, которая может иметь разную глубину и физические свойства.
В работе с металлами и конструкциями из них имеет значение не просто возможность сделать из двух или более кусков один. На качество, прочность и другие свойства зоны соединения, а значит и всей детали (конструкции) влияет большое количество параметров и условий. При выборе метода и технологии обязательно учитывается:
исходная прочность фрагментов и итоговый показатель в месте контакта;
способность металлов к свариванию — не все стали хорошо «текут» при нагреве, не все металлы образуют слой, позволяющий создать условия для взаимного проникновения;
результат локального нагревания — кратковременные и долговременные температурные воздействия могут заметно изменить свойства стали, привести к ее закаливанию или отпуску;
глубина и пластичность сварного шва, показатели прочности на излом, растяжение и сжатие, текучесть металла под нагрузкой.
Дополнительные воздействия возникают при использовании технологий, допускающих посторонние включения — например, плавкий электрод или присадочная проволока по мере нагрева внедряется в структуру металлов, кислород вызывает быстрое окисление поверхности алюминия с формированием оксидной пленки, аргоновое окружение позволяет исключить окисление и изменение свойств зоны контакта.
Содержание:
Сварка это — определение и особенности
Определение сварки металла говорит о формировании зоны устойчивого атомного взаимодействия, что не всегда связано с нагреванием материала. Промышленная и «домашняя» сварка простыми устройствами в большинстве случаев реализуется за счет нагрева, более сложные технологии основаны на резком изменении текучести металла под большим давлением.
Если отказаться от слишком сложных научных терминов и определений, можно сказать так:
сварка представляет собой процесс структурного соединения фрагментов металла за счет плавления и смешивания поверхностных слоев с формированием зоны устойчивых связей — сварочного шва.
Стоит отдельно отметить, что глубина поверхностного слоя и площадь пятна контакта может быть разной, поэтому на практике существует [точечная сварка], соединение по площади, формирование шва, залитого металлом из электрода. Большое значение имеет и способность оборудования обеспечить прочное структурное соединение деталей большого сечения — это случаи, когда недостаточно охватить место контакта сплошным замкнутым швом.
Виды и технологии сварки металлов
В зависимости от задач, доступности оборудования, типа металлов и условий могут применяться разные виды сварочных соединений.
Электродуговая (ручная)
Сварка дуговым методом или электродуговая — наиболее распространенный вид соединения металлов за счет электрического нагрева. Применяется к сталям и чугуну, большому числу видов цветных металлов. Нагретый металл и плавящийся электрод формируют прочный шов, представляющий собой область смешивания расплавленного металла.
Для выполнения работ используются простые аппараты, доступные электроды. За счет нагревания и плавления происходит местное легирование сталей в зоне шва, что значительно повышает его прочность. К недостаткам стоит отнести вероятность прожога тонкого металла, зависимость качества от квалификации сварщика, относительно низкий КПД аппарата с учетом потребности в электроэнергии.
Газовая ацетиленовая сварка
Ацетиленовая или [газовая сварка] — вторая по распространенности технология, основанная на нагреве металла горящей газовой смесью с кислородом. Высокая температура и довольно медленный нагрев позволяют сохранить основные свойства металлов. Это особо важно при работе с инструментальными сталями, которым противопоказан отпуск, при соединении чугунных деталей, в операциях с трубами. Этот вид сварки позволяет не прожигать тонкий металл, но при увеличении толщины производительность снижается из-за длительности нагрева.
Сварка в инертной газовой среде
Технология [аргонной сварки] используется в случаях, когда необходимо исключить попадание кислорода в зону взаимодействия и нагрева металла. В область нагрева под давлением подается инертный газ, вытесняющий воздух с кислородом. При сваривании алюминия и его сплавов, нержавеющей стали, углеродистых сортов это позволяет избежать окисления металла при нагреве. Сварочная ванна оказывается надежно защищенной от попадания кислорода.
Область применения сварочной технологии и вопрос выбора
В промышленности, при сборке металлоконструкций распространена технология полуавтоматической сварки с подачей проволоки. Лазерные и плазменные технологии позволяют добиваться качественного результата в сложных условиях. В целом технология выбирается в зависимости от прогнозируемых затрат и вида металла. На бытовом уровне и в мастерских чаще всего используют дуговые и газовые методы, полуавтоматы. Автосервисы и мотороремонтные предприятия активно применяют аргонную сварку для ремонта головок блока цилиндров.
