Изготовление цельных металлоконструкций не всегда возможно в силу конфигурации детали или других ее особенностей. А использовать массивные металлические заготовки зачастую нецелесообразно, так как при этом возникает большой процент отходов, что в итоге сказывается на стоимости детали и делает процесс ее изготовления, а также последующей реализации менее эффективным. В таких случаях для соединения различных элементов и создания нужной детали используют сварку с плавлением. Плавление происходит после нагрева металла. Существует несколько способов сварки плавлением, которые отличаются источником нагрева и плавления. В зависимости от последних отличаются и методы нагрева материалов при сварке.
Особенности сварки нагревом и плавлением
Сварку плавлением, в основе которой – нагрев металла, проводят в тех случаях, когда нет возможности изготовить цельную конструкцию. Термин означает термический процесс, то есть нагрев металла до температуры его плавления. В ходе этого процесса оплавляются соединяемые поверхности, при этом не происходит их сжатие. Для выполнения сварочных работ добавляют расплавленный присадочный металл, который вводят в сварочную ванну к основному металлу в случае возникновения такой необходимости.
Сварка через нагрев и плавление подходит для всех металлов и металлических сплавов, в том числе для тех, которые при нагреве становятся жидкими: бронза, чугун, сплавы магния и алюминия. Кроме того, свара через нагрев используется для стекла, графита и керамики.
Специфика сварки плавлением состоит также в том, что для создания цельной конструкции могут применяться детали из разнородных металлов. Для их соединения требуется лишь нагрев, который способствует расплавлению металлов и их последующему соединению. Выбор электродов, источника нагрева или присадочной проволоки обусловлен нагреваемыми металлами и их свойствами.
Как происходит сварка с использованием метода нагрева
Суть сварочных работ, которые вызывают плавление из-за нагрева, состоит в использовании мощного источника энергии, который передает тепло сварочной ванне. В рабочей зоне, где соединяются детали конструкции, подают расплавленную проволоку. Когда она остывает, после нее остается сварной шов. Горелку с источником энергии перемещают в нужное место, тем самым увеличивая площадь плавления, одновременно с этим на обрабатываемую поверхность добавляют присадочный материал.
Когда нагрев прекращается, поверхность охлаждается и по мере остывания на ней образуется прочны сварной шов. Существует несколько методов передачи тепла, которые нагревают металл и позволяют соединять металлические элементы.
Методы нагрева материалов при сварке
Сварка плавлением относится к термическим методам металлообработки и выполняется с использованием тепловой энергии. Выполнять такую сварку можно разными методами, которые зависят от источника энергии и способа возбуждения дуги.
Плазменная сварка
Металл нагревается за счет сжатой дуги, ее источником является электрический разряд в качестве источника нагрева – плазма, то есть воздух или газ под очень высокой температурой, который нагревается и генерируется в плазмотроне. Плазменная сварка основана на процессе расплавления металла под воздействием дуги плазмы. Метод часто используется в приборостроении, авиации, а также когда необходимо соединить элементы из молибдена, нержавейки, никелевых сплавов. При дуговой плазменной сварке металл плавится глубоко, потому метод эффективен при сварке элементов толщиной до 9 мм.
Метод газового нагрева
Если требуется соединить алюминиевые, медные, стальные или чугунные заготовки, то используется этот способ. Пространство между деталями, которые необходимо соединить, заполняют присадкой, которая будет плавиться вместе с краями металлических элементов и создавать прочный шов. Далее подготовленный стык (место соединения) начинают подогревать газовой горелкой, в которой через соединение и поджигание кислорода с газом образуется пламя. Для возгорания используют пропан, бутан, ацетилен, водород, а также бензиновые и керосиновые пары.
Так как для газовой сварки электрическая энергия не применяется, ее можно использовать в любых условиях. Но при этом скреплять толстые детали таким методом не получится, так как нагрев газовой горелкой не позволяет проплавлять металл на достаточную глубину. При этом способ оптимален для соединения чугунных деталей, элементов из инструментальной стали и цветных металлов, а также для твердой пайки.
Электродуговая сварка
Часто используемый вид сварки, который применяют в быту, при производстве в мелких масштабах, для выполнения мелких промышленных работ. Нагрев свариваемых между собой деталей происходит за счет воздействия на них постоянного или переменного тока. Тепло получается посредством дугового разряда, возникающего между металлом и электродом. Во время сварки металлы находятся под нагревом в расплавленном состоянии, после окончания сварочных работ и воздействия источника энергии свариваемое место остывает и затвердевает. Сварку выполняют либо плавящимся, либо неплавящимся электродом.
Также существует электрошлаковая сварка, когда металл нагревается током, проходящим через слой жидкого шлака.
Метод лазерного нагрева при сварке
Лазерная сварка позволяет формировать сложные конструкции из металла с разной конфигурацией наиболее точным образом. Методы нагрева материалов при сварке в данном случае – воздействие лазерного луча на кромки элементов будущего изделия, который их и разогревает. При этом лазерный поток можно делить на несколько лучей, что позволяет одновременно нагревать и сваривать несколько участков, тем самым увеличивая скорость обработки и создания деталей, а также скорость выполнения работ.
Метод нагрева лазером с последующей сваркой подходит для работ с драгоценным металлами, цветными металлами, нержавейкой и титаном. Лазерной сваркой можно соединять детали любой конфигурации, работать с высокой точностью даже в самых труднодоступных местах, а также выполнять микросварку.
