Технологичният процес на създаване на трайно свързване на хомогенни материали поради образуването на атомни връзки се нарича заваряване. В този случай в точката на контакт се получава плътно сливане на два материала в един. Въпреки факта, че такава връзка се използва от дълго време, модерното заваряване на метали, видовете и технологията на неговото изпълнение непрекъснато се подобряват, което прави възможно свързването на различни продукти с повишена надеждност и качество.
Характеристики на повърхностното заваряване
Целият процес на метално заваряване протича на два етапа. Първо, повърхностите на материалите трябва да се доближат една до друга чрез разстоянието на силите на междуатомно сцепление. При стайна температура стандартните метали не могат да се съединят дори когато са компресирани със значителна сила. Причината за това е тяхната физическа твърдост, така че контактът при приближаване на такива материали възниква само в някои точки, независимо от качеството на повърхностната обработка. Именно повърхностното замърсяване влияе значително върху възможността за сцепление на материалите, тъй като филми, оксиди и слоеве от примесни атоми винаги присъстват в естествени условия.
По този начин се създава контакт между ръбовете на частитеможе да се постигне или поради пластични деформации, които възникват в резултат на приложен натиск, или в случай на топене на материала.
На следващия етап от заваряване на метал се извършва дифузия на електрони между атомите на съединените повърхности. Следователно интерфейсът между ръбовете изчезва и се получава или метална атомна връзка, или йонни и ковалентни връзки (в случай на полупроводници или диелектрици).
Класификация на видовете заваряване
Технологията за заваряване непрекъснато се подобрява и става все по-разнообразна. Към днешна дата има около 20 вида заваряване на метали, които са класифицирани в три групи:
- Заваряването под налягане се извършва чрез прилагане на механична енергия, когато връзките между кристалите се получават по метода на пластична деформация на материала. В резултат на това металът започва да тече, движейки се по линията на съединяване на части, вземайки със себе си слой от замърсени примеси. Процесът на деформация и свързване на повърхности без предварително нагряване се нарича студено заваряване на метал. В този случай се образуват междуатомни връзки, което води до плътно свързване на части.
- Сплавното заваряване се извършва чрез свързване на продукти без прилагане на натиск. Източници на топлина при такова заваряване на метали са газов пламък, електрическа дъга, енергия от лъч. По време на заваряването повърхностите се нагряват и топят, образувайки междуатомни връзки между двата метала и електрода, обединяващи се в обща заваръчна вана. След охлаждане и втвърдяване на състава, непрекъснато леенешев.
- Термомеханичното заваряване на метал се извършва с помощта на топлина и налягане. Мястото на съединяване на материала първо се нагрява и след това се притиска. Нагряването на детайла й придава необходимата пластичност, а механичното действие комбинира частите на продукта в монолитна връзка.
Сплав заваряване
Този вид заваряване се използва широко както в промишлени условия, така и в ежедневието. Сплавлението на метали включва:
- Дъгово заваряване. Произвежда се чрез създаване на високотемпературна електрическа дъга между метала и електрода.
- При плазмено свързване източникът на топлина е йонизиран газ, който преминава с висока скорост през електрическа дъга.
- Заваряването с шлака се извършва чрез нагряване на разтопения поток (шлака) с електрически ток.
- Лазерното свързване става чрез обработка на металната повърхност с лазерен лъч.
- При заваряване с електронен лъч съединението се нагрява от кинетичната енергия на движещите се електрони във вакуум под въздействието на електрическо поле.
- Газово заваряване на метали се основава на нагряване на точката на свързване с поток от огън, който се образува при изгарянето на кислород и газ.
Дъгова заварка
Дъгово заваряване включва използването на източник на ток с голяма номинална стойност, докато машината има малко напрежение. Трансформаторът е свързан едновременно към металадетайл и заваръчен електрод.
В резултат на заваряване на метал с електрод се образува електрическа дъга, поради която ръбовете на детайлите, които трябва да се съединяват, се стопяват. В зоната на действие на дъгата се създава температура от около пет хиляди градуса. Такова нагряване е достатъчно, за да стопи всеки метал.
При топенето на метала на съединяваните части и електрода се образува заваръчна вана, в която протичат всички адхезионни процеси. Шлаката се издига на повърхността на разтопения състав и образува специален защитен филм. В процеса на метално-дъгово заваряване се използват два вида електроди:
- нетопящ се;
- топене.
При използване на неконсуматив електрод е необходимо да се въведе специален проводник в областта на електрическата дъга. Консумативите електроди се заваряват самостоятелно. Към състава на такива електроди се добавят специални добавки, които не позволяват на дъгата да изгасне и повишава нейната стабилност. Това може да са елементи с висока степен на йонизация (калий, натрий).
Методи за свързване с дъга
Дъгово заваряване се извършва по три начина:
- Ръчен метод. В този случай всички стъпки на свързване се извършват ръчно, като се използва обикновено електродъгово заваряване.
- По-продуктивно е полуавтоматичното заваряване на метал. С този метод заварката се прави ръчно, а телта за запълване се подава автоматично.
- Автоматичното заваряване се контролираоператор и цялата работа се извършва от заваръчната машина.
Технология за газово заваряване
Този тип заваряване ви позволява да свързвате различни метални конструкции не само в промишлени предприятия, но и у дома. Технологията на заваряване на метали не е много сложна, газовата смес по време на горене разтапя повърхностните ръбове, които са запълнени с пълнител. При охлаждане шевът кристализира и създава здрава и надеждна връзка на материалите.
Газово заваряване има много положителни аспекти:
- Възможността за свързване на различни части офлайн. Освен това тази работа не изисква мощен източник на енергия.
- Просто и надеждно оборудване за газово заваряване е лесно за транспортиране.
- Възможност за извършване на регулируем процес на заваряване, тъй като е лесно да променяте ръчно ъгъла на огъня и скоростта на нагряване на повърхността.
Но има и недостатъци при използването на такова оборудване:
- Отопляемата площ има голяма площ, което се отразява негативно на съседните елементи на детайла.
- Невъзможност за автоматизиране на процеса на заваряване.
- Необходимост от стриктно спазване на мерките за сигурност. Работата с газова смес има висока степен на опасност от експлозия.
- Дебелината на метала за качествена връзка трябва да бъде не повече от 5 мм.
Шлаказаваряване
Този тип връзка се счита за принципно нов начин за получаване на заварка. Повърхностите на частите за заваряване са покрити с шлака, която се нагрява до температура, надвишаваща топенето на телта и основния метал.
В началния етап заваряването е подобно на заваряването под флюс. След това, след образуването на заваръчна вана от течна шлака, дъгата спира да гори. По-нататъшното топене на ръбовете на детайла се извършва поради топлината, която се отделя по време на протичането на тока. Характеристика на този тип метално заваряване е високата производителност на процеса и качеството на заварката.
Заваряване под налягане
Свързването на метални повърхности чрез механична деформация се извършва най-често в промишленото производство, тъй като тази технология изисква скъпо оборудване.
За заваряване под налягане включват:
- Ултразвуково докинг на метални части. Изпълнява се от вибрации с ултразвукова честота.
- Студено заваряване. Осъществява се на базата на междуатомното свързване на две части чрез създаване на голямо налягане.
- Метод ковачница. Известен от древни времена. Материалът се нагрява в пещ и след това се заварява чрез механично или ръчно коване.
- Заваряване под налягане на газ. Много подобен на метода на ковача, за отопление се използва само газово оборудване.
- Свържете се с електрическата връзка. Счита се за един от най-популярните видове. При такова заваряване нагряването на метала се осъществява чрез преминаване на електрически ток през него.
- При дифузионно заваряване силата на натиск върху метала е ниска, но е необходима висока температура на нагряване на съединението.
Точково заваряване
Повърхностите, които се съединяват при такова заваряване, са между два електрода. Под действието на пресата електродите притискат частите, след което се прилага напрежение. Мястото на заваряване се нагрява от преминаването на ток. Диаметърът на мястото на заваряване зависи изцяло от размера на контактната подложка на електрода.
В зависимост от това как са разположени електродите спрямо частите, които трябва да се съединят, контактното заваряване може да бъде едностранно или двустранно.
Има много видове съпротивително заваряване, които работят на подобен принцип. Те включват: челно заваряване, шевно заваряване, кондензаторно заваряване.
Безопасност
Работата със заваръчно оборудване е свързана с много фактори, опасни за здравето на оператора. Високите температури, експлозивната среда и вредните химически изпарения изискват от човек стриктно да спазва мерките за безопасност:
- Всичко електрическо оборудване и устройства трябва да бъдат правилно заземени и изолирани.
- Необходимо е да се работи в сухи гащеризони и ръкавици. За да предпазите кожата на лицето и очите, не забравяйте да използвате маска с тъмно стъкло.
- На работното място на заварчика трябва да има комплект за първа помощ и пожарогасител.
- Помещението, където се извършват заваръчни работи, трябва да е добре вентилирано.
- Работата не трябва да се извършва в непосредствена близост до запалими предмети.
- Не оставяйте газови бутилки без надзор.
Има голям брой видове заваряване на метали, които заварчикът решава да избере, въз основа на наличието на оборудване и възможността за постигане на желания резултат от работата. Заварчикът трябва да познава устройството и принципите на работа на определено оборудване.
