Виды сварки металла

Согласно «ГОСТ Р ИСО 857-1-2009. Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения» сварка металлов разделяется на два больших сегмента ─ сварку давлением и сварку плавлением.

Сварка металлов давлением осуществляется посредством приложения внешней силы и сопровождается пластическим деформированием сопрягаемых поверхностей. Присадочный металл, как правило, не применяется. Чтобы облегчить получение соединения, иногда сопрягаемые поверхности нагревают.

При сварке плавлением происходит оплавление сопрягаемых поверхностей, поскольку температура сварки металла достигает нескольких тысяч градусов. Приложения внешней силы не требуется. Обычно, но необязательно, добавляется расплавленный присадочный металл.

При более подробной классификации сварочных процессов главным критерием является энергоноситель ─ физическое явление, служащее источником необходимой для сварки энергии. Энергоносителем могут быть твердые тела, жидкости, газы, электрический разряд и электрический ток, излучение, движение массы и т. д.

Примером сварки давлением служит получающая все большее распространение контактная сварка. В частности, точечная контактная сварка, при которой площадь сварной точки в контакте «деталь-деталь» примерно равна площади контактной поверхности электродов.

Повод употребить слова «жидкая сварка для металла» появляется, если энергоносителем служит жидкость. Пример ─ сварка заливкой жидкого металла между свариваемыми кромками, когда свариваемый узел помещается в сварочную форму, и расплавленный присадочный металл заливается на свариваемые поверхности до образования шва. Близкий к нему способ ─ термитная сварка, при которой используется энергия экзотермической реакции смеси оксидов металла и измельченного алюминиевого порошка, в результате которой образуется расплавленный присадочный металл.

Широко распространены газовая сварка и резка металлов. Виды газовой сварки получили свои названия от используемых горючих газов. Например, ацетиленокислородная сварка (газовая сварка, в которой горючим газом является ацетилен), пропанокислородная, водородно-кислородная.

Отличающаяся «деликатностью» газовая сварка незаменима в целом ряде случаев. Например, когда затруднительна сварка тонкого металла электродом. Она оказывается востребованной, если необходима качественная сварка цветных металлов и сплавов или нержавеющей (высоколегированной) стали.

Еще более распространенным видом сварки является дуговая сварка металла, при которой нагрев осуществляется с помощью электрической дуги. (Иногда говорят «электродуговая сварка металлов», но уточняющее «электро-» в данном случае избыточно).

Если энергоносителем является электрический разряд (в частности, электрическая дуга), это означает, что выполняется сварка металла электродом. Электроды могут быть самыми разными: расходуемыми плавящимися и неплавящимся (вольфрамовыми, угольными); покрытыми (иметь обмазку) и непокрытыми; использоваться по одному или несколько одновременно; штучными и в виде проволоки и т. д.

Дуговая сварка может происходить как без газовой защиты (введения в зону дуги защитного газа извне), так и в инертном газе. Поскольку защитным газом чаще всего является аргон ─ он дешевле, чем его «конкурент» и «коллега» гелий ─ используется выражение «сварка металла аргоном».

Впрочем, в качестве защитного газа используют и химически активные газы, например, углекислый.

Роль защиты сварочной дуги от неблагоприятного воздействия атмосферы может выполнять флюс.

В аргонно-дуговую сварку неплавящимся электродом уходит своими корнями появившаяся в 50-х гг. XX столетия плазменная сварка. На первом этапе развития этой технологии в качестве плазмообразующего газа использовался аргон. Плазменная сварка широко используется в самолетостроении. Она особенно эффективна при сварке тонких деталей. Плазменная сварка ─ одна из наиболее рациональных сварочных технологий для алюминиевых сплавов, позволяющая получать качественные соединения толщиной до 20 мм без разделки кромок и дополнительного подогрева.

Примером сварочного процесса, в котором роль энергоносителя отведена излучению (в данном случае монохроматическому когерентному лучу света), является лазерная сварка.

Первые сведения о лазерной сварке металлов относятся к 60-м годам XX столетия. Изготовленные тогда установки предназначались для сварки металлов толщиной 0,1-0,2 миллиметра. В перспективе лазерная сварка может составить конкуренцию плазменной. Во многом это зависит от того, сколь быстрым будет прогресс в конструировании лазеров. В настоящее время в технологических лазерах применяются твердотельные и газовые излучатели.

С конца 50-х годов прошлого века начала развиваться электронно-лучевая сварка ─ сварка плавлением, использующая сфокусированный электронный луч. Ее можно выполнять не только в атмосфере, но и в вакууме Положительное влияние вакуума на качество сварных соединений выражается в том, что значительно ускоряются и облегчаются процессы выхода газов и разрушение оксидов не только в поверхностных, но и внутренних слоях металла.

Ультразвуковая сварка появилась в 30-40-х годах. Первым материалом, с которым работали исследователи, были мягкие алюминиевые сплавы. Сегодня она применяется преимущественно в микротехнике.

Кроме того, используется уже упоминавшаяся выше холодная сварка, электрошлаковая сварка (она особенно эффективна при большой толщине свариваемых деталей), сварка взрывом (используется для плакирования стальной поверхности алюминием) и целый ряд других, отработанных или находящихся в стадии изучения технологий.