Стыковая сварка

Сущность сварочного процесса

Перед тем как приступать к работам стоит рассмотреть сущность автоматической сварки под флюсом. В международной системе эта технология имеет обозначение SAW. В ее основе лежит горение электрической дуги, которая расплавляет структуру металлических кромок. Для этого в область сварки подается проволока, между концом которой и самим изделием происходит возбуждение дуги.

Совместно с этим процессом сварочный трактор в область сваривания передает флюс, он покрывает расплавленную область, защищая от влияния внешних газовых смесей. Кроме этого он положительно влияет на вплавляемость легирующих компонентов в область шва, снижает разбрызгивание расплавленного металла.

Из истории! Кто разработал сварку под флюсом? Эту технологию разработал Н. Славянов. А вот первый автоматизированный сварочный аппарат для осуществления сварочного процесса в автоматическом режиме и практические основы выполнения были созданы уже в 1927 году Д. Дульчевским.

Автоматическая дуговая сварка под флюсом должна выполняться в соответствии с технологией и с соблюдением определенных правил. Во время этого процесса плавящийся конец присадочной проволоки удерживает головка сварочного автомата, при этом обязательно должно сохраняться некоторое расстояние от детали.

Технология сварки под флюсом требует контролирования со стороны человека. Также необходимо корректирование режимов, периодическое оценивание качества полученных результатов. Во время сварочного процесса применяются автоматические тракторы, которые передвигаются на собственных шасси по линии соединения. Все главные узлы данных аппаратов передвигаются вместе с ними.

В соответствии с ГОСТом 8713-79 сварочный станок, который используется при автоматическом сварочном процессе, может производить следующие разновидности работ:

1. Сваривание металлических заготовок на весу, без поддерживания для обратной стороны шва.
2. Они могут выполнять сварку на специальных медных прокладках, которые защищают от протекания и наплывания.
3. Могут осуществлять сварку на подушке из порошка.
4. Способны производить сварочный процесс на медном ползуне, сопровождающем движение головки аппарата.

Метод плавлением

Существует несколько видов сварочного процесса методом плавления, которые должны быть указаны в технологических картах по сварке металлоконструкций:

1. Ручная дуговая.
2. Газовая.
3. Полуавтоматическая.
4. Автоматическая.
5. TIG сварка.

Наиболее распространенной является дуговая сварка. Она находит широкое применение, как в быту, так и в промышленности. Этим видом сварочного процесса можно соединять детали и конструкции из различных материалов. В комплект аппарата для осуществления этого процесса входят держатели электрода, а также держатель массы, крепящийся на свариваемой детали.

Сварка ручным дуговым методом производится электродами, состоящими из металлического стержня и обмазки, функцией которой является защита стержня и обеспечение стабильности горения электрической дуги.

Операционная технологическая карта сборки и ручной дуговой сварки содержит сведения о том, какие электроды могут использоваться. Имеется большой выбор электродов. При правильном выборе с помощью этого метода может проводиться сварка деталей из различных материалов. Этим методом возможна сварка во всех пространственных положениях, а также в труднодоступных местах. К отрицательным моментам относится низкий КПД работ, невысокая производительность, вредные условия. Такой род работ для получения качественного результата может проводиться только сварщиком, имеющим опыт и высокую квалификацию.

Несмотря на то, что имеется много видов электродов, для разных видов сварки применяются определенные электроды. Имеется указание на то, что перед началом сварки электроды должны быть просушены и другие нюансы этого процесса.

Ручная дуговая сварка потенциально опасна для сварщика, поэтому большое внимание уделяется требованиям безопасности

В технологической карте указываются способы подготовки кромок деталей и способ сборки.

В качестве способа сборки чаще всего указываются прихватки.

При сварке стыковым методом для получения хорошего шва большую роль играет форма скосов деталей. В технологической карте указывают, каким рекомендуется делать скос. V-образный применяется для тонких листов, а X-образный используется для сварки более толстых деталей.

Согласно технологии электрод вместе со сварной ванной следует плавно перемещать вдоль линии соединения со скоростью, которая зависит от материала деталей. Рекомендуемая скорость указывается в технологической карте. Основной принцип заключается в том, что тонкие детали требуют большую скорость. Для толстых и массивных предпочтительнее будет более медленная.

Исходя из ширины шва и глубины проплавки, необходимо выбрать способ перемещения электрода – прямой, зигзагообразный, петлевидный. Во время выполнения сварки ручным дуговым способом значительную роль играет направление перемещения электрода. Необходимо выбрать один из трех вариантов: по оси электрода, вдоль оси валика, поперек шва.

Газовая сварка также осуществляется методом плавления. При этом используется смесь кислорода и горючего газа. К плюсам газовой сварки относится возможность сваривать цветные металлы, в том числе очень тонкие. Недостатком является сильный нагрев детали.

Видом сварки, при которой соединение происходит благодаря тому, что в зону сварки подается проволока, выполняющая роль электрода, является полуавтоматическая сварка. В ту же зону, что и электрод подается защитный газ, функцией которого является защита места сварки от окружающего негативного воздействия. Таким способом можно сваривать черные и цветные металлы. Еще одним достоинством является то, что можно сваривать тонкие детали и обладающие большой толщиной.

Этот вид сварки весьма распространен. С работой таким методом может справиться сварщик и более низкой квалификации, что делает особо востребованной технологическую карту на сварку металлоконструкций.
Автоматическая сварка отличается используемым оборудованием.

Применяемые автоматы являются сложным оборудованием, поэтому в технологической карте важным является описание его настройки, которое должно обеспечивать работоспособность. Существует много видов автоматов, поэтому должны указываться рекомендуемые для сварки конкретного соединения.

TIG сварка в основном используется для сварки деталей из алюминия и сплавов, куда он входит в состав. Также она может использоваться для соединения деталей из нержавеющей стали. При этом виде сварки, как правило, используется электрод из вольфрама, что должно быть отражено в технологической карте.

Стыковая сварка методом оплавления

Для выполнения стыковой электросварки методом непрерывного оплавления в большинстве случаев не требуется проведение особой предварительной подготовки деталей и тщательное торцевание их поверхностей. В начале части заготовок просто закрепляют в электродах-зажимах и на них сразу подается электрический ток. После этого начинают постепенное сближение деталей, пока не происходит соприкосновение торцов, которое образуется вначале лишь по малой части поверхности или как бы по отдельным неровностям и выступам. Так как получаемая первоначальная площадь поверхности контакта очень мала, то через нее начинает протекать электрический ток с высокой плотностью, что вызывает моментальный нагрев и расплавление. Поэтому процесс сопровождается искрением и частичным разлетанием расплавленного металла, что, в свою очередь, способствует выбрасыванию загрязнений и шлака из места сварки. При дальнейшем сближении происходит образование прочного сплавления по всей поверхности контакта торцов деталей.

Как работает такой метод на практике можно увидеть на данном видео:

Стыковую электросварку методом оплавления применяют либо с непрерывной, либо с прерывистой подачей электрического тока. Ее широко используют для соединения стальных труб большого диаметра и сваривания арматурного прута в строительной индустрии.

Методы стыковой сварки

Стоит учитывать, что выделяют несколько различных методов стыковой сварки. Наибольшее распространение получили:

1. Сварка оплавлением.
2. Метод сопротивления.

https://youtube.com/watch?v=RHaIWxYtUHg

Все технологии характеризуются своими определенными особенностями, которые нужно учитывать.

Стыковая сварка методом сопротивления

Распространенная стыковая сварка сопротивлением характеризуется довольно большим количеством особенностей. Они следующие:

1. Заготовки исключительно прижимают специальными губками к электродами. За счет этого обеспечивается быстрое прохождение тока через обрабатываемые материалы.
2. Применение специальных губок позволяет исключить вероятность проскальзывания деталей между используемыми электродами, через которые подается напряжение на обрабатываемые поверхности.
3. Следующий шаг заключается в подаче электрического тока. За счет этого происходит нагрев металла в обрабатываемой зоне.
4. После этого прикладывается осадок, за счет которого уменьшается наплав. Следующий шаг заключается в подаче сильного тока для максимального нагрева поверхности.

При электрическом сопротивлении можно провести обработку деталей с небольшим сечением. Максимальный показатель толщины поперечного сечения составляет 40 миллиметров. При этом формируется прочное соединение в стыке без расплавления металла.

Стыковая сварка методом оплавления

Рассматриваемая технология также получила широкое распространение. Для нагрева торцов деталей применяется специальное оборудование, которое позволяет получить качественный шов. Среди особенностей контактной сварки можно отметить следующие моменты:

1. Соединяемые элементы подводятся на небольшой скорости друг к другу.
2. На протяжении всего процесса напряжение остается неизменным.
3. За счет равномерной подачи соединяемых элементом происходит выравнивание всех микронеровностей.
4. Происходит оплавление поверхности для обеспечения максимальной площади контакта.
5. Нет необходимости в проведении тщательной подготовки поверхности.

Сварка методом оплавления

Воздействие высокой температуры приводит к появлению качественного соединения, которое характеризуется прочностью и надежностью.

ТИГ сварка

Является одним из современных методов сварки различных изделий. Сутью этого способа является горение электрической дуги в аргоне – газе, обладающем рядом замечательных качеств. Поскольку он тяжелее воздуха, то после проникновения в сварочную ванну аргон приступает к ее защите от других газов, обитающих в атмосфере. Шов в результате получается без оксидной пленки.

При этом способе применяется вольфрамовый электрод, что дает возможность сваривать различные виды стали. За ним необходим постоянный уход, заключающийся в регулярной заточке его кончика. Для розжига необходим осциллятор, вырабатывающий ток высокой частоты, который подсоединяют к инвертору.

Принцип работы автоматической аргонодуговой сварки похож на ручной вариант с тем отличием, что управление происходит автоматически согласно установленной оператором программе. В этом виде сварки используется инвертор. При осуществлении сварки инвертором теория происходящего процесса состоит в том, что такое устройство позволяет преобразовывать постоянный ток в переменный. В дальнейшем инвертор может изменять частоту полученного переменного тока.

Стыковая сварка сопротивлением и оплавлением. Аппараты для пластиковых труб

Стыковая сварка — это контактное соединение, где заготовки привариваются по всей площади стыкуемых кромок, при помощи тока и сжатия.

Как происходит процесс

Предназначенные изделия для сварки зажимаются в электродах и прижимаются друг к другу осевым усилием. Одна плита машины всегда стоит на месте, а другая передвигается. Нагрев заготовок происходит от подачи тока на них, на стыке прогрев максимальный.

Стыковая сварка от вида сжатия и подачи тока бывает:

• оплавлением;
• сопротивлением.

Стыковая сварка сопротивлением

Сначала заготовки прижимаются друг к другу и только потом подается ток, который превращает стыкуемые части в пластическое состояние. Далее, машина сжимает с определенным усилием детали для получения твердого сварного шва. Обесточивание происходит немного раньше.

Рисунок-схема ниже демонстрирует технологию процесса.

Такой технологией соединяют прямоугольные и круглые заготовки. Для качественного сцепления, детали стыков должны быть тщательно зачищены и подогнаны.

Видео: аппарат стыкового соединения (сопротивлением) арматуры и круга.

Стыковая сварка оплавлением

Технология может выполняться прерывистым или непрерывным оплавлением.

Как происходит стыковая сварка непрерывным оплавлением? Включается ток и начинается постепенное сближение заготовок. Касание стыков происходит по выступающим отдельно кромкам. В виду малой площади выступов, они от тока моментально греются и плавятся.

Часть расплавленного материала вылетает наружу, благодаря этому происходит очищение деталей. В процессе непрерывного сближения и оплавления других маленьких выступов-перемычек, получается расплавленный слой металла. После оплавления заготовок по всему стыку, происходит сжатие с большим усилием.

Схема ниже поможет лучше понять суть технологии.

Стыковая сварка прерывистым оплавлением используется для сваривания деталей с большой площадью сечения. Процесс происходит так: электрический ток поступает всегда, а изделия с малым усилием сжимаются и размыкаются. При смыкании и размыкании от притока тока происходит оплавление поверхностей. При появлении жидкого металла, происходит сжатие с усилием, при котором расплавленный металл вытекает из стыка и получается сварной шов.

Технология востребована для соединения:

• трубопроводов;
• арматуры;
• рельсов;
• автомобильных дисков;
• звеньев цепей и т. д…

Видео: машина 130 (метод оплавления) для ленточных пил.

P.S. Итак, стальные заготовки сближают, разогревают током и сжимают, при необходимости шлифуют.

Машины и аппараты для пластиковых труб

Стыковой сварочный аппарат — центрирует, торцует, плавит и сжимает кромки свариваемых изделий. Рассмотрим подробнее, как работают подобные агрегаты!

Технология сварки полимерных материалов:

1. установка заготовок в удерживающее приспособление;
2. центровка деталей и обрезка торцов;
3. вставка нагревательного элемента между торцами;
4. удаление нагревателя и стыковка (сжатие) деталей.

Устройство аппаратов контактной стыковой сварки труб:

• центратор со шкалой перемещения, с механическим или гидравлическим приводом;
• торцеватель для подгонки торцов;
• нагревательный элемент для полимерных материалов;
• блок управления.

Видео: инструкция по использованию аппаратов стыковой сварки полиэтиленовых труб Turan Makina.

Типы машин для ПНД труб

Сварочные аппараты для стыковой сварки труб подразделяются на несколько видов.

1. Ручные сварочные зеркала. Основа аппарата — это нагревательный элемент (зеркало). Весь процесс выполняется вручную: прижимание и удержание деталей.

Нагревательный элемент Dedalo 280 (сварочное зеркало)

Плюсы. Малые габариты, небольшой вес, доступная цена.

2. Более массивный стыковой сварочный аппарат для пнд труб имеет большую оснащенность. В виде:

• станины с центратором и фиксаторами;
• торцевателя;
• нагревательного элемента;
• механического или гидравлического привода.

Аппараты серии TOP

Так как механический привод работает от мышечной силы сварщика, то аппаратом рекомендуется сваривать трубы диаметром до 150 мм. Гидравлический привод используется для труб всех диаметров.

Также, машина стыковой сварки труб может иметь разные блоки регулировки и контроля за температурой нагрева, и давления сжатия при сварке полиэтилена.

P.S. Металлические и пластиковые трубы свариваются встык специальными аппаратами (машинами) ручными или автоматическими. Сварной шов по герметичности превосходит другие виды соединений.

Виды стыковой сварки

Сварка пластин и других металлических изделий встык может проводиться несколькими способами – оплавлением и сопротивлением. Каждый метод имеет характерные особенности и нюансы, которые обязательно нужно соблюдать при проведении сварочных работ.

Сварка оплавлением

Стыковая сварка оплавлением является популярной технологией, которую используют в разных сферах промышленности. Ее суть состоит в том, что определенный объем напряжения, который подается на область обмоток трансформатора, прекращается, как только два свариваемых изделия соприкоснутся. Если говорить простыми словами, напряжение повышается и в момент наивысшей точки сразу же прекращается его подача. Но при этом сохраняется достаточный объем тепловой энергии для расплавления металлической основы.

На поверхности стыков двух изделий имеются небольшие неровности, именно они обеспечивают хороший контакт между изделиями. Но все же если вы хотите получить отличный результат, то лучше торцевые части сдавить и полностью их выровнять. Это улучшит площадь соприкосновения. Данные условия обеспечат быстрое разогревание и расплавление металла, он в прямом смысле закипит всего за несколько секунд.

Сварка оплавлением характеризуется тем, что при ее проведении могут появляться дополнительные неровности, в которых могут концентрироваться паровые смеси от расплавленных металлов. Но данные пары приносят пользу сварочному процессу, они оказывают защитное воздействие, а именно защищают сварочную зону от негативного воздействия кислорода.

Важно! Контактная стыковая сварка оплавлением проводится с использованием усилия или давления. Его прикладывать необходимо тогда, когда стыки свариваемых изделий уже немного расплавились

В момент, когда происходит сжатие двух изделий, лишний жидкий металл выходит за пределы. Как раз в это время происходит соединение двух элементов. В результате получается прочный и качественный шов, При его осмотре практически не обнаруживается видимых и скрытых дефектов. Дело в том, что продукты разложения, оксидная пленка удаляются вместе с излишками расплавленной металлической массы.

Контактная сварка оплавлением не требует предварительно подготовки и особой обработки металлических поверхностей. Для проведения не нужно подготавливать торцевые части изделий, это существенно экономит время. Если необходимо сварить элементы, которые имеют разное сечение, то заранее можно сделать противоположные скосы. Это намного улучшит контакт между заготовками, увеличит их площадь соприкосновения.

Сварка сопротивлением

Стыковая сварка сопротивлением существенно отличается от сварочного процесса оплавлением. Во время проведения этой технологии изделия прижимаются губками к поверхности электродов. Именно это позволяет получить хороший контакт, а губки отлично удерживают элементы, предотвращают их скольжение.

Затем элементы с усилием прижимают друг к другу, и после подается электрический ток. Именно он начинает постепенно разогревать металлическую структуру. Разогревание металла должно проводиться до той степени, когда он приобретает пластичные свойства. Под сильным давлением изделия соединяются друг с другом. Лишняя расплавленная металлическая масса выходит, вместе с ней удаляется оксидная пленка.

Обратите внимание! Сварка сопротивлением проводится с постоянным давлением, его подача не должна прекращаться пока металлическая структура полностью не остынет и не образуется прочное соединение. Если соблюдать все правила и принципы, то шов выйдет ровным, без изъянов, дефектов с хорошей износостойкостью

Контактная стыковая сварка сопротивлением машины и других изделий требует предварительно подготовки и обработки свариваемых изделий. Их необходимо хорошо зачистить. Кроме этого стоит учитывать, что детали, которые сваренные при помощи сварочного процесса сопротивлением имеют меньшую устойчивость к окислению, поэтому этот метод редко применяется. Также сварка подходит только для деталей с небольшим сечением.

Области применения стыковой сварки

Распространение подобного метода можно связать с различными их достоинствами. Стыковая сварка используется:

1. В строительстве при изготовлении монолитных конструкций. Они должны быть рассчитаны на воздействие большой нагрузки.
2. В металлургии метод используется для соединения листового и проволочного проката. Стыковая сварка позволяет получить сплошную поверхность высокого качества.
3. В железнодорожной сфере проводится создание рельс без стыков. Они позволяют технике развивать довольно высокую скорость. Для соединения отдельных секций уходит относительно небольшое количество времени.
4. В автомобильной сфере технология стыковой сварки применяется для получения корпусных изделий. Особенности применяемого оборудования позволяют получать изделия сложной формы.
5. При создании режущей части из легированной стали также применяется контактная сварка. Именно поэтому при работе режущая кромка не цепляется за обрабатываемую поверхность. Прочность соединения довольно высокая, поэтому инструмент выдерживает оказываемую нагрузку.
6. Соединение стальных и пластиковых труб также проводится при применении рассматриваемого способа. За счет применения специального инструмента можно получить равномерный шов высокого качества.

Трубопроводы для подачи газа и нефтепродуктов также создаются при контактной сварке. Технология позволяет соединять трубы диаметром до 1420 мм. Высокая производительность позволяет сделать герметичное соединение в течение 5 минут.

В заключение отметим, что контактная сварка в большинстве случаев может заменить распространенную технологию, связанную с подачей тока высокого напряжения на обрабатываемую деталь. При этом не происходит расплавка металла и изменения основных эксплуатационных качеств.

Технология шовной сварки

Листовые заготовки укладываются внахлест. При подаче тока на роликовые электроды в месте контакта с металлом образуется диффузное пятно. Цепочка сварных пятен образует шов, он зависит от сочетания скорости подачи заготовок с импульсами. По типу движения заготовок и способам подачи рабочего тока выделяют три вида роликовой сварки.

Схема шовной роликовой сварки

Шаговая

Необходима для соединения алюминиевых деталей. Заготовки находятся между роликами. Они неподвижны в момент образования диффузной точки расплава, перемещаются рывками только во временные промежутки между импульсной подачей тока. Не происходит перегрева металла, детали прочно скрепляются между собой.

Непрерывная

Такая шовная сварка образует герметичный шов, но применяется редко для тонкостенных заготовок до 1 мм толщиной. Из-за непрерывно подаваемого тока дисковые электроды перегреваются, их приходится часто менять. Металл прокатывается с усилием в непрерывном режиме. Заготовки от теплового воздействия коробятся, процент брака увеличивается.

Прерывистая

Самый распространенный способ, свариваемые детали прокатываются с установленной скоростью. Подача тока регулируется так, чтобы пятна укладывались в непрерывный шов за счет перекрытия диффузных зон. Ролики прижимают металл с постоянным усилием, во время соединения листов пятно вытягивается до овала за счет взаимного движения заготовок и электродов, образуется герметичное соединение. В местах пропусков образуется литая зона, точки перекрываются на 22–35%.

Это интересно: Что такое контактная стыковая сварка?

Принцип сварки давлением

При наличии длительного контакта между двумя физическими телами в месте их соприкосновения начинается внедрение атомов одного элемента в другой. Такие процессы происходят медленно, но при повышении в зоне контакта температуры или давления, а также при их совместном действии интенсивность диффузии возрастает и получается прочная связь.

Этот принцип используют при выполнении сварки давлением. При этом соединении в диффузной зоне получается высокая равномерность составляющих, поэтому такого понятия, как сварной шов, почти не существует.

Две соединяемые детали при комнатной температуре сдавливают при помощи специального оборудования, чтобы началось диффузное внедрение одного материала в другой. Особенно эффективен такой способ сваривания для деталей из меди, алюминия, нержавеющей стали. Вдоль стыка происходит пластическая деформация, в результате чего получается прочное соединение.

Чтобы ускорить процесс сварки и получить еще более надежные связи, проводится местный нагрев, но он является только сопутствующим фактором, а соединение происходит за счет пластической деформации.

Преимущества

У рассматриваемой технологии есть довольно большое количество преимуществ, что определило ее распространение. Примером назовем нижеприведенную информацию:

1. Нет необходимости в проведении тщательной подготовки обрабатываемых кромок.
2. При обычной сварке в некоторых случаях приходится выполнять термическую подготовку поверхности. Это связано с тем, что локальное воздействие высокой температуры позволяет достигнуть наилучшего результата.
3. Получаемое соединение характеризуется вповышенной надежностью и прочностью. Как показывает практика, если при проведении работы соблюдались все рекомендации, то соединение может прослужить в течение длительного периода.
4. Рассматриваемый метод характеризуется простотой и легкостью в исполнении. Именно поэтому мастер не должен обладать особыми навыками.
5. Оказываемое тепловое и механическое воздействие обеспечивает получение однородного металла. Именно поэтому можно получить металл с высокой прочностью.
6. В определенных условиях можно автоматизировать процесс.
7. Высокое значение производительности.

Сварка труб для ливневой канализации

Довольно большое количество преимуществ контактной сварки определяет ее распространение. Однако, нужно учитывать и некоторые недостатки технологии, о которых далее поговорим подробнее.