Зварювання означає об’єднання або сплавлення частин за допомогою тепла та/або стиснення, щоб частини утворювали безперервне ціле.Джерелом тепла при зварюванні зазвичай є полум'я дуги, що утворюється електрикою зварювального джерела живлення.Дугове зварювання називається дуговим.
Сплавлення частин може відбуватися виключно на основі тепла, яке виробляє дуга, так що зварювальні частини плавляться разом.Цей метод можна використовувати, наприклад, при зварюванні TIG.
Однак зазвичай присадковий метал розплавляють у зварювальному шві або зварюють за допомогою пристрою подачі дроту через зварювальний пістолет (зварювання MIG/MAG) або за допомогою зварювального електрода з ручною подачею.У цьому сценарії присадковий метал повинен мати приблизно таку ж температуру плавлення, як і зварюваний матеріал.
Перед початком зварювання краю зварювальних деталей формуються у відповідну зварювальну канавку, наприклад, V-подібну канавку.Під час зварювання дуга сплавляє краї канавки та наповнювач, створюючи розплавлену зварювальну ванну
Щоб зварний шов був міцним, розплавлена зварювальна ванна повинна бути захищена від оксигенації та впливу навколишнього повітря, наприклад, за допомогою захисних газів або шлаку.Захисний газ подається в розплавлену зварювальну ванну за допомогою зварювального пальника.Зварювальний електрод також покритий матеріалом, який утворює захисний газ і шлак над розплавленою зварювальною ванною.
Найпоширенішими матеріалами для зварювання є метали, такі як алюміній, м’яка сталь і нержавіюча сталь.Крім того, пластик можна зварювати.При зварюванні пластмас джерелом тепла є гаряче повітря або електричний резистор.
ЗВАРЮВАЛЬНА ДУГА
Зварювальна дуга, необхідна для зварювання, — це спалах електрики між зварювальним електродом і зварювальним елементом.Дуга утворюється, коли між деталями генерується досить великий імпульс напруги.У зварюванні TIG це може бути досягнуто за допомогою тригерного запалювання або коли зварювальний матеріал ударяється зварювальним електродом (запалювання бойком).
Таким чином, напруга розряджається, як блискавка, дозволяючи електриці протікати через повітряний зазор, що створює дугу з температурою в кілька тисяч градусів за Цельсієм, максимум до 10 000 ⁰C градусів (18 000 градусів за Фаренгейтом).Безперервний струм від джерела зварювального живлення до заготовки встановлюється через зварювальний електрод, тому заготовку необхідно заземлити за допомогою кабелю заземлення в зварювальному апараті перед початком зварювання.
Під час зварювання MIG/MAG дуга встановлюється, коли наповнювач торкається поверхні заготовки, і виникає коротке замикання.Потім ефективний струм короткого замикання розплавляє кінець присадного дроту і встановлюється зварювальна дуга.Щоб зварний шов був рівним і міцним, зварювальна дуга повинна бути стабільною.Тому під час зварювання MIG/MAG важливо, щоб зварювальна напруга та швидкість подачі дроту відповідали зварювальним матеріалам та їх товщині.
Крім того, техніка роботи зварювальника впливає на плавність дуги і, як наслідок, на якість шва.Для успішного зварювання важливі відстань зварювального електрода від канавки та постійна швидкість зварювального пальника.Оцінка правильної напруги та швидкості подачі дроту є важливою частиною компетенції зварювальника.
Однак сучасні зварювальні апарати мають кілька функцій, які полегшують роботу зварювальника, наприклад збереження попередньо використаних налаштувань зварювання або використання попередньо встановлених кривих синергії, що полегшує встановлення параметрів зварювання для поточного завдання.
ЗАХИСНИЙ ГАЗ ПРИ ЗВАРЮВАННІ
Захисний газ часто відіграє важливу роль у продуктивності та якості зварювання.Як випливає з назви, захисний газ захищає розплавлений шов, що застигає, від насиченості киснем, а також домішок і вологи в повітрі, що може послабити корозійну стійкість зварного шва, створити пористі результати та послабити довговічність зварного шва через зміну геометричні особливості суглоба.Захисний газ також охолоджує зварювальний пістолет.Найпоширенішими компонентами захисного газу є аргон, гелій, вуглекислий газ і кисень.
Захисний газ може бути інертним або активним.Інертний газ взагалі не реагує з розплавленим зварним швом, тоді як активний газ бере участь у процесі зварювання, стабілізуючи дугу та забезпечуючи плавне перенесення матеріалу до зварювального шва.Інертний газ використовується при зварюванні MIG (дугове зварювання інертним газом), тоді як активний газ використовується при зварюванні MAG (дугове зварювання активним газом).
Прикладом інертного газу є аргон, який не реагує з розплавленим швом.Це найбільш часто використовуваний захисний газ при зварюванні TIG.Однак вуглекислий газ і кисень реагують з розплавленим швом, як і суміш вуглекислого газу та аргону.
Гелій (He) також є інертним захисним газом.При зварюванні TIG і MIG використовуються гелій і гелій-аргонні суміші.Гелій забезпечує краще проникнення з боків і більшу швидкість зварювання порівняно з аргоном.
Вуглекислий газ (CO2) і кисень (O2) є активними газами, які використовуються як так званий оксигенуючий компонент для стабілізації дуги та забезпечення плавної передачі матеріалу під час зварювання MAG.Частка цих компонентів газу в захисному газі визначається типом сталі.
НОРМИ І СТАНДАРТИ ЗВАРЮВАННЯ
Декілька міжнародних стандартів і норм застосовуються до зварювальних процесів, а також до структури та характеристик зварювальних машин і витратних матеріалів.Вони містять визначення, інструкції та обмеження щодо процедур і структур машин для підвищення безпеки процесів і машин і забезпечення якості продукції.
Наприклад, загальним стандартом для апаратів дугового зварювання є IEC 60974-1, тоді як технічні умови постачання та форми продукції, розміри, допуски та етикетки містяться в стандарті SFS-EN 759.
БЕЗПЕКА ПРИ ЗВАРЮВАННІ
Існує кілька факторів ризику, пов'язаних зі зварюванням.Дуга випромінює надзвичайно яскраве світло та ультрафіолетове випромінювання, яке може пошкодити очі.Бризки та іскри розплавленого металу можуть обпалити шкіру та спричинити ризик виникнення пожежі, а пари, що утворюються під час зварювання, можуть бути небезпечними при вдиханні.
Однак цих небезпек можна уникнути, підготувавшись до них і використовуючи відповідне захисне спорядження.
Захист від небезпеки пожежі може бути досягнутий шляхом попередньої перевірки навколишнього середовища зварювального майданчика та видалення легкозаймистих матеріалів поблизу місця зварювання.Крім того, засоби пожежогасіння повинні бути легкодоступними.Забороняється вхід сторонніх осіб у небезпечну зону.
Очі, вуха та шкіру необхідно захистити відповідним захисним спорядженням.Зварювальна маска з затемненим екраном захищає очі, волосся та вуха.Шкіряні зварювальні рукавички та міцний негорючий зварювальний костюм захищають руки та тіло від іскор та тепла.
Зварювальних парів можна уникнути за допомогою достатньої вентиляції на робочому місці.
СПОСОБИ ЗВАРЮВАННЯ
Методи зварювання можна класифікувати за методом, що використовується для отримання тепла зварювання, і способом подачі присадочного матеріалу в зварний шов.Використовуваний метод зварювання вибирається на основі матеріалів, що зварюються, і товщини матеріалу, необхідної ефективності виробництва та бажаної візуальної якості зварного шва.
Найпоширенішими методами зварювання є зварювання MIG/MAG, зварювання TIG та ручне зварювання металевою дугою.Найстарішим, найвідомішим і все ще досить поширеним процесом є ручне дугове зварювання металом MMA, яке зазвичай використовується на монтажних робочих місцях і відкритих майданчиках, де потрібна хороша доступність.
Повільніший метод зварювання TIG дозволяє отримувати надзвичайно високі результати зварювання, тому його використовують у зварювальних швах, які будуть помітні або вимагають особливої точності.
Зварювання MIG/MAG — це універсальний метод зварювання, при якому не потрібно окремо подавати присадковий матеріал у розплавлений зварний шов.Натомість дріт проходить через зварювальний пістолет в оточенні захисного газу прямо в розплавлений зварний шов.
Існують також інші методи зварювання, які підходять для особливих потреб, такі як лазерне, плазмове, точкове, зварювання під флюсом, ультразвук і зварювання тертям.
Час публікації: 12 березня 2022 р