Классификация сварки

Сварку металлов можно разделить на три категории в зависимости от характеристик процесса: сварка плавлением, сварка давлением и пайка.
В процессе сварки, если атмосфера вступает в прямой контакт с высокотемпературной расплавленной ванной, кислород в атмосфере окисляет металл и различные легирующие элементы. Азот и водяной пар из атмосферы, попадая в расплавленную ванну, также могут образовывать дефекты, такие как поры, шлаковые включения и трещины в сварном шве при последующем охлаждении, ухудшая качество и эксплуатационные характеристики сварного шва.
Для улучшения качества сварки были разработаны различные методы защиты. Например, при дуговой сварке в защитном газе используются такие газы, как аргон и углекислый газ, для изоляции атмосферы и защиты дуги и расплавленной ванны во время сварки; Например, при сварке стали добавление порошка титанового железа с высоким сродством к кислороду в покрытие электрода для раскисления может защитить полезные элементы, такие как марганец и кремний в электроде от окисления и попадания в расплавленную ванну. После охлаждения можно получить высококачественные сварные швы.
Общей чертой различных методов сварки давлением является применение давления во время сварки без добавления присадочного материала. Большинство методов сварки давлением, таких как диффузионная сварка, высокочастотная сварка, холодная сварка давлением и т. д., не имеют процесса плавления, поэтому не возникает проблемы выгорания полезных легирующих элементов и проникновения вредных элементов в сварной шов, как при сварке плавлением, что упрощает процесс сварки и повышает безопасность сварки и гигиенические условия. Между тем, из-за более низкой температуры нагрева и более короткого времени нагрева по сравнению со сваркой плавлением зона термического влияния меньше. Многие материалы, которые трудно плавить, часто можно сваривать давлением в высококачественные соединения с той же прочностью, что и у основного материала.
Соединение, образованное при сварке, которое соединяет два соединенных тела, называется сварным швом. Две стороны сварного шва подвергаются воздействию сварочного тепла во время сварки, что приводит к изменению микроструктуры и свойств. Эта область называется зоной термического влияния. Из-за различий в материале заготовки, сварочном токе и других факторах во время сварки. Чтобы ухудшить свариваемость, необходимо отрегулировать условия сварки. Предварительный нагрев на границе сварного соединения перед сваркой, изоляция во время сварки и послесварочная термообработка могут улучшить качество сварки сварного соединения.
Кроме того, сварка представляет собой локальный быстрый процесс нагрева и охлаждения, и область сварки не может свободно расширяться и сжиматься из-за ограничений окружающего тела заготовки. После охлаждения в свариваемой детали возникают сварочные напряжения и деформации. Важные изделия должны устранять сварочные напряжения и корректировать сварочные деформации после сварки.
Современная технология сварки позволяет получать сварные швы без внутренних и внешних дефектов, с механическими свойствами, равными или даже превышающими свойства соединяемого тела. Взаимное расположение свариваемых тел в пространстве называется сварным соединением, а прочность в месте соединения зависит не только от качества сварного шва, но и от его геометрической формы, размера, напряженного состояния и условий работы. К основным видам соединений относятся стыковое соединение, нахлесточное соединение, тавровое соединение (позитивное соединение) и угловое соединение.
Форма поперечного сечения сварного шва стыкового соединения определяется толщиной свариваемого тела до сварки и формой канавки двух кромок соединения. При сварке более толстых стальных пластин на стыке вырезаются различные формы канавок для облегчения вставки сварочных прутков или проволоки. Формы канавок включают одностороннюю и двухстороннюю сварочные канавки. При выборе формы канавки, помимо обеспечения полного проплавления, следует также учитывать такие факторы, как простота сварки, меньше присадочного металла, малая деформация сварки и низкие затраты на обработку канавки.
При соединении двух стальных пластин разной толщины, чтобы избежать сильной концентрации напряжений, вызванной резкими изменениями поперечного сечения, более толстый край пластины часто постепенно утончают, чтобы достичь одинаковой толщины на двух краях стыка. Статическая прочность и усталостная прочность стыковочного соединения выше, чем у других соединений. Сварка стыковых соединений часто предпочтительна для соединений, работающих при знакопеременных, ударных нагрузках или в сосудах с низкой температурой и высоким давлением.
Предварительная работа по подготовке к сварке для нахлесточных соединений проста, легко собирается, а сварочная деформация и остаточное напряжение невелики. Поэтому его часто используют при монтаже соединений и неважных конструкций на строительных площадках. В общем, нахлесточные соединения не подходят для работы в таких условиях, как знакопеременные нагрузки, агрессивные среды, высокие или низкие температуры.
Использование Т-образных и угловых соединений обычно обусловлено структурными требованиями. Рабочие характеристики угловых швов на Т-образных соединениях, которые не полностью проварены, аналогичны характеристикам угловых швов на нахлесточных соединениях. Когда сварной шов перпендикулярен направлению внешней силы, он становится положительным угловым сварным швом, а форма поверхности сварного шва будет вызывать различную степень концентрации напряжений; Напряженная ситуация сварного углового шва аналогична напряжению стыкового соединения.
Угловые соединения имеют низкую несущую способность и, как правило, не используются отдельно. Они улучшаются только при сквозной сварке или при наличии угловых швов как внутри, так и снаружи. Они в основном используются на углах закрытых конструкций.
Сварные изделия легче клепаных деталей, отливок и поковок, что позволяет снизить собственный вес и сэкономить энергию для транспортных средств. Сварка обладает хорошими герметизирующими свойствами и подходит для изготовления различных типов контейнеров. Разработка технологии обработки соединений, сочетающая сварку с ковкой и литьем, позволяет производить крупные и экономически обоснованные литые сварные и кованые сварные конструкции с высокой экономической выгодой. Использование технологии сварки позволяет эффективно использовать материалы, а сварные конструкции могут использовать материалы с различными свойствами в различных частях, полностью используя сильные стороны различных материалов для достижения экономии и высокого качества. Сварка стала незаменимым и все более важным методом обработки в современной промышленности.
В современной металлообработке сварка появилась позже литейных и кузнечных процессов, но темпы ее развития были очень быстрыми. Вес сварных конструкций составляет около 45% от выплавляемой стали, также увеличивается доля сварных конструкций из алюминия и алюминиевых сплавов.
Будущая технология сварки требует разработки новых методов сварки, сварочного оборудования и сварочных материалов для дальнейшего повышения качества сварки и надежности безопасности, например, путем совершенствования существующих источников энергии для сварки, таких как дуга, плазменная дуга, электронный луч, лазер и т. д. Используя электронные и управляющие технологии, мы стремимся улучшить производительность процесса электрической дуги и разработать надежные и легкие методы отслеживания дуги.
С другой стороны, нам необходимо повысить уровень механизации и автоматизации сварки, например, внедрить программное управление и цифровое управление для сварочных аппаратов; Разработать специализированный сварочный аппарат, который автоматизирует весь процесс от подготовки, сварки до контроля качества; Продвижение и расширение использования сварочных роботизированных рук с ЧПУ и сварочных роботов на автоматических линиях сварки может повысить уровень сварочного производства и улучшить условия гигиены и безопасности сварки.