Этот тип сварки включает в себя такие виды, как плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая и термитная.
Плазменная сварка основана на пропускании электрического тока большой плотности через газовую среду, находящуюся под некоторым давлением. Ионизированный газ называют плазмой. Температура плазменной струи достигает 50 000 °C.
В электрошлаковой сварке плавление металла происходит за счет теплоты, выделяемой электрическим током, проходящим через расплавленный шлак (рис. 96).
Рис. 96. Электрошлаковая сварка: 1 – электрод; 2 – электропроводный шлак; 3 – образуемый шов; 4 – сварочная ванна; 5 – перегородки, формирующие шов; 6 – металл.
Энергия электронного луча нашла свое применение в электронно-лучевой сварке. Теплота выделяется в результате бомбардировки поверхности металла электронами, имеющими большие скорости; анодом служит свариваемая деталь, катодом – вольфрамовая спираль (рис. 97).
Рис. 97. Электронно-лучевая сварка: 1 – катод; 2 – пучок; 3 – соединяемые заготовки; 4 – магнитная линза; 5 – катушка.
Поверхность катода испускает электроны, формируемые в пучок, который фокусируется на соединяемые заготовки магнитной линзой. Перемещает луч специальная катушка.
Использование теплоты, выделяемой нагретой смесью оксида железа и алюминия, лежит в основе термитной сварки. Свариваемые детали находятся в огнеупорной форме, а в тигле, находящемся сверху, находится смесь металлов. При горении температура этой смеси (по- другому, термита) достигает более 2000 °C. В результате образуется жидкий металл, который при заполнении формы оплавляет кромки свариваемых изделий, заполняет зазор, образуя тем самым шов.
В ультразвуковой сварке ультразвуковые колебания передаются по волноводу от преобразователя к рабочему наконечнику.
Соединяемые изделия помещают между наконечником и специальной опорой.
Под действием вертикального сжимающего усилия и ультразвуковых колебаний в заготовках возникают силы трения, достаточные для получения сварного соединения (рис. 98).
Рис. 98. Ультразвуковая сварка: 1 – магнитострикционный преобразователь; 2 – волновод; 3 – рабочий наконечник; 4 – соединяемые изделия; 5 – опора.
При контактной сварке, которая, в свою очередь, делится на точечную и стыковую, происходит сварка давлением. Здесь соединяемые заготовки зажимаются электродами. В зоне контакта под действием сварочного тока происходит сильный разогрев, затем сжатие заготовок и, как результат, образование сварного соединения (рис. 99).
Рис. 99. Контактная сварка: 1 – соединяемые заготовки; 2 – электроды; 3 – зона контакта.
Если при соединении изделия используют радиочастотную сварку, то свариваемые заготовки нагреваются с помощью высокочастотного индуктора. В результате этого происходит оплавление кромок заготовок. Сварное соединение получается в результате сжимающего действия роликов (рис. 100). Сердечник из феррита повышает эффективность процесса.
Рис. 100. Радиочастотная сварка: 1 – высокочастотный индуктор; 2 – свариваемые части; 3 – ролики; 4 – ферритовый сердечник.
Лазерная сварка осуществляется световым лучом, получаемым от специальных твердых и газовых излучателей. Вакуум при сварке лазером не нужен, и ее можно выполнять на воздухе даже на значительном расстоянии от генератора (рис. 101).
Рис. 101. Лазерная сварка: 1 – излучение лазера; 2 – линза; 3 – свариваемые заготовки; 4 – лампа накачки; 5 – рубиновый стержень.
Сварка трением осуществляется с помощью вращения одного из стержней и соприкосновения его торца с торцом закрепленного стержня; концы стержней разогреваются и с приложением осевого усилия свариваются.
Холодная сварка базируется на свойстве металла схватываться при значительном давлении.
В зависимости от механизации процесса сварку можно разделить на ручную, механизированную и автоматическую.
Виды сварных соединений и швов при дуговой сварке
Сварные швы можно разделить на 4 вида: стыковые, тавровые, угловые и нахлесточные.
Сам по себе шов представляет закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки находился в расплавленном состоянии.
Стыковой шов предназначен для соединения торцевых поверхностей деталей, причем толщина их может быть различной (рис. 102).
Рис. 102. Стыковой шов.
Стыковые швы широко применяют в машиностроении, а также при сварке больших емкостей и труб.
В тавровом шве торец одной заготовки приваривается к боковой поверхности другой (рис. 103).
Рис. 103. Тавровый шов.
Обычно такие соединения имеют вид буквы «Т» (отсюда и название).
Элементы в тавровом соединении можно соединять как под прямым, так и под любым другим углом.
Угловой шов соединяет два элемента, которые находятся под любым углом друг к другу (рис. 104).
Рис. 104. Угловой шов.
Такие швы получили распространение в строительстве.
При соединении 2 листов металла, в котором один лист накладывается на другой с нахлестом, образуется нахлесточный шов (рис. 105).
Рис. 105. Нахлесточный шов.
Нахлесточные швы применяются в конструкциях металлических форм, резервуаров и пр.
Подготовительные работы включают в себя правку, разметку, резку, подготовку кромок под сварку и холодную или горячую гибку.
Правку выполняют на станках или вручную. При правке устраняются деформации металла. Металл небольшой толщины правится в холодном состоянии, а толстый предварительно подогревается до 250–300 °C.
Целью разметки является нанесение размеров детали на металл. Обычно ее наносят по шаблонам из алюминиевого листа. При разметке используют линейку, угольник, рулетку, чертилку.
Резка может быть как механической, так и термической. Наиболее производительной является механическая. Термическая же, уступая ей, является более универсальной, так как позволяет с большей точностью выкроить заготовки различной геометрической формы.
Подготовка кромок, как и резка, ведется 2 способами: механическим и термическим. В основном используется механический способ. Используя 2 или 3 резака, расположенных под разными углами, можно получить кромки с односторонним или двусторонним скосом.
