Что такое бесконтактная сварка
Сварка пластмасс экструдируемой присадкой (расплавом)
Сущность и схемы процесса
Сущность процесса состоит в том, что расплавленный материал, выходящий из экструдера (экструзионная сварка или сварка экструдируемой присадкой) или из машины для литья под давлением, непрерывно или периодически подается в зазор между соединяемыми поверхностями, которые он нагревает до температуры сварки, сплавляясь с ними, так образуется сварной шов.
Экструзионная сварка может осуществляться по бесконтактной и контактной схемам (рис. 29.3).
Бесконтактная сварка
При бесконтактной сварке мундштук экструдера не контактирует со свариваемыми поверхностями, а устанавливается на определенном расстоянии от них. Это расстояние выбирается таким образом, чтобы расплав, выдавливаемый из экструдера, не успел переохладиться. Из этих же соображений температура расплава на выходе из мундштука должна превышать температуру текучести или плавления на 40—50 К. Для плотного прижатия присадочного материала к свариваемым поверхностям применяются прижимные приспособления (ролики, ползуны и т. п.).
Контактно-экструзионная сварка
При контактно-экструзионной сварке мундштук экструдера касается кромок соединяемых деталей. За счет этого уменьшаются потери теплоты в окружающую среду и осуществляется дополнительный подогрев кромок. Давление, развиваемое в экструдере, достаточно для создания необходимого контакта присадочного материала с соединяемыми кромками, поэтому дополнительных прижимных устройств не требуется. В некоторых случаях к мундштуку экструдера присоединяются нагретый инструмент с рифлениями, обеспечивающими перемещение присадочного материала параллельно направлению сварки.
Экструдированной присадкой можно сваривать детали встык, внахлестку, а также выполнять угловые швы из таких материалов как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол. Состав присадочного материала аналогичен свариваемому. Этот способ применяют для сварки изделий, имеющих швы большой протяженности — пленки (скорость сварки до 2,5 м/с), листы, профили, трубы и т. д.
Экструдированная сварка листовых материалов толщиной до 3 мм выполняется без разделки кромок только контактным методом, так как в этом случае разделка осуществляется при движении мундштука в процессе сварки. При больших толщинах следует применять V-образную или Х-образную разделки кромок.
Оборудование
Для сварки экструдируемой присадкой наиболее широкое применение получили полуавтоматы ПСП-5, ПСП-5м, ПСП-6 и РЭСУ-500 с прямоточными пистолетами и ПСП-ЗЭ, ПСП-4 со шнековыми пистолетами. На базе полуавтомата ПСП-5 создан специализированный карусельный стенд УСА-1.
Описание технологии импульсной сварки
Импульсная сварка – это бесконтактный способ сварки, пользующийся огромной популярностью во многих сферах жизни. В основном такой тип дуговой сварки применяется в области строительства, при создании трубопроводов. Данная методика создана по принципу электродуговой сварки, но имеет некоторые отличительные особенности.
Импульсная сварка – что это за методика?
Импульсная сварка, известная иначе как MIG – это вариация дуговой сварки, при которой сплошные сварные швы создаются путем плавления в конкретных точках и дальнейшем их покрытии. Такая методика является альтернативой традиционной электродуговой технологии, которая отличается невысокой производительностью и низким качеством шва. Особенность импульсно-дуговой сварки состоит в том, что помимо основного рабочего тока возникают переменные импульсы с колебаниями до 250 Гц.
Благодаря этому происходит увеличение силовой нагрузки и существенно экономится присадочный материал, а также уменьшается вероятность непроваров. Основной элемент импульсной сварки – дежурная дуга средней мощности, которая не перестает функционировать в перерывах между повторяющимися импульсами и поставляет лишь незначительную порцию тока. Дежурная дуга имеет специальный режим вкл./выкл., обусловленный программой с учетом природы металлов, а также толщины кромок и расположения швов.
Нагреваясь под воздействием высокой температуры, дуга расплавляет заготовку, перенося ее затем в ванну с минимальным рассеиванием частиц. Такая методика позволяет обрабатывать даже тончайшие металлы, не прожигая их насквозь.
Разновидности
С учетом типа сплавляемых материалов выделяют 4 основных разновидности MIG:
Также нередко используется TIG-сварка, при которой применяются аргоновые электроды. Методика ТИГ является отличным вариантом для обработки неферромагнитных металлов. В настоящее время огромной популярностью пользуется лазерная сварка, которая в основном применяется в области электронной технике и радиоэлектронике.
Для работы с дентальными сплавами из титана в сфере протезирования зубов используются аппараты дуговой микросварки, работающие не менее эффективно, чем лазерные приборы. Микроимпульсная сварка обеспечивает надежные стыки.
Сферы применения импульсной сварки
Импульсно-дуговая сварка широко применяется в современных сферах промышленности. Чаще всего технология используется для соединения современных трубопроводов, которые должны иметь максимально прочное и надежное сопряжение. Кроме того, импульсная точечная сварка пользуется большим спросом при:
Такая разновидность сварочных работ позволяет соединять даже самые прихотливые и капризные металлы с толщиной заготовок от 1 мм до 5 см. Она отлично справляется даже со сложнейшими стыковыми швами. Такие аппараты могут применяться как на крупных производствах, так и в автосервисах, небольших мастерских.
Преимущества и недостатки методики
Такой метод обработки материала, как MIG, имеет массу преимуществ сравнительно с другими технологиями:
Технология MIG дх-808 отличается высокой производительностью, универсальностью, надежностью и безопасностью, благодаря чему прекрасно подходит как для сварщиков, как с большим опытом, так и с полным его отсутствием.
Однако имеются и определенные минусы, о которых нужно знать перед началом работы. К недостаткам МИГ-сварки можно отнести следующие моменты:
Плюсы импульсной сварки существенно превышают ее недостатки, благодаря чему она и пользуется большим спросом.
Технология выполнения импульсной сварки
Весь процесс импульсной сварки полуавтоматом происходит в несколько этапов:
Для надлежащей работы автомата должна быть произведена настройка, включающая в себя выполнение следующих действий:
Очень важно правильно настраивать форму импульсной волны при MIG, поскольку от этого качественность провара и эстетичность шва.
Необходимое оборудование и материалы
Сварочный аппарат имеет несложную конструкцию, поэтому при наличии необходимого оборудования и материалов можно соорудить устройство для импульсной сварки своими руками. Для этого нужно подготовить следующие детали:
Все составляющие несложно найти, стоят они недорого. После подготовки оборудования остается подсоединить детали согласно схеме. При выборе деталей нужно обратить внимание на их качество. Особенно не стоит экономить на транзисторах, поскольку именно они ломаются чаще всего.
Виды сварки металлов и их краткая характеристика
Технологические составляющие сварочного процесса были известны еще в 17 веке. Тогда они были представлены литьем и кузнечным делом. «Осовременивание» началось после открытия такого явления как электрическая дуга. Дополнительный толчок развитие сварочного дела получило с изобретением порошкового покрытия для электродов. А вот основной скачок выпал на конец 20-го века, когда стали доступны лазерные, ультразвуковые и плазменные технологии. Внедрение электроники позволило автоматизировать сварочный процесс, увеличить точность выполнения работ и производительность.
В настоящее время разделяется три вида сварки, которые отличаются между собой используемым для выполнения работ типом энергии:
Термическая сварка
Для выполнения сварочных работ потребуется тепло. Под воздействием высоких температур стыки соединяемых заготовок оплавляются и, остывая, скрепляются между собой, а впоследствии кристаллизируются. В качестве источника тепла служит пламя газовой горелки, электрическая дуга или поток плазмы.
Электродуговая контактная сварка
Наибольшее распространение получили именно аппараты электродуговой сварки. Для нагрева и плавки металла задействуется электрическая дуга, которая представляет собой разряд между катодом и анодом. При этом освобождается тепловая энергия большой мощности. Воздействуя на металлическую заготовку, она приводит к ее плавлению с последующим образованием сварочной ванны.
После угасания дуги немедленно начинается остывание и кристаллизация расплава. В результате образуется соединение по составу и прочности сопоставимое с металлами, которые сваривались. Существует несколько видов электродуговой сварки.
ММА – ручная дуговая сварка
Используется со штучными электродами, представляющими собой металлический стержень с обмазкой. Процесс протекает под воздействием постоянного или переменного тока. Покрытие расходников плавится, выделяя газы, которые образуют облако для защиты свариваемого металла от окисления. Помимо этого, в обмазку включаются разные химические соединения, которые служат в качестве добавки в сварочную ванну для изменения свойств сварочного шва и поддержки стабильного горения электрической дуги.
Аппараты – инвертеры, выпрямители, трансформаторы – позволяют выполнять работы в любом пространственном положении. Если подобрать расходные материалы правильно, то можно сваривать любые металлы: черные, цветные, легированные и т.п. Важно подчеркнуть, что держатели могут проникать в труднодоступные места, где использование другого вида сварки невозможно.
Сварка ММА подходит и для профессионалов, и для новичков. Она широко используется в строительстве, монтаже металлоконструкций, в разных отраслях тяжелой промышленности, в частном предпринимательстве. Она необходима для небольшой мастерской по изготовлению металлоконструкций, станции технического обслуживания автомобилей, большого машиностроительного завода. Она незаменима в хозяйстве, когда требуется сконструировать что-то из металла самостоятельно или отремонтировать прохудившийся металлический каркас.
Аргоновая сварка TIG
Применяются электроды вольфрамовые, неплавящиеся, графитовые, угольные. В качестве инертного газа используется аргон, азот, гелий или смесь из этих газов в зависимости от соединяемых металлов. Процесс характерен тем, что сварной шов состоит исключительно из металлов заготовок. Добавляется только присадка – металлический пруток или полоса, по своему составу идентична свариваемым металлам. Инертные газы необходимы для защиты рабочей зоны от атмосферного воздуха, чтобы исключить окисление металла и обеспечить стабильность горения электрической дуги.
В процессе выполнения сварочных работ используется переменный или постоянный ток. Сравнительно низкая производительность компенсируется за счет высокого качества сварного соединения. Процесс характеризуется высокой трудоемкостью и требует от специалиста большого практического опыта. Использование TIG оправдано в случаях, когда требуется наложить ответственный шов, который должен выдержать высокие нагрузки, или в случаях, когда большое внимание уделяется эстетической стороне вопроса.
Аргоновая сварка востребована для герметизации нефте- и газопроводов, резервуаров для пищевой промышленности, посуды; при изготовлении сосудов высокого давления или микросхем. Она незаменима для соединения тонкостенных заготовок и листовых материалов. Сварка позволяет работать с большим перечнем металлов: нержавеющая, углеродистая, легированная сталь; магний, титан, медь.
MAG –сварка полуавтоматом
В качестве присадочного материала используется проволока, которая подобно электроду плавится под воздействием высокой температуры. Проволока поступает в рабочую зону через горелку, куда параллельно подается инертный или активный газ. Состав защитного газа напрямую зависит от типа свариваемого металла. Работает исключительно с постоянным электрическим током. Во время применения активных газов образуется много брызг, а шов получается неаккуратным. Но это с лихвой компенсируется высокой производительностью установки.
Такого рода оборудование пользуется большой популярностью среди профессионалов и большой аудитории любителей. Отчасти из-за автоматической подачи расходного материала в зону сварки и возможности электронной регулировки настроек. Технология особенно популярна в европейских и североамериканских специалистов. Полуавтоматы сваривают широкий спектр металлов: сталь низколегированную и высоколегированную, большинство марок чугуна; марганец, медь, алюминий, никель, а также их сплавы. Оборудование позволяет выполнять самые сложные разнотипные соединения.
Сварка под флюсом
При сваривании металлических заготовок применяются разные флюсовые порошки. Они необходимы для того, чтобы обеспечить рабочую область защитным газом, который выделяется в процессе плавления. Благодаря наличию флюса не только защищается расплав, но и поддерживается стабильное горение электрической дуги. Подбором флюса специалисты добиваются нужных характеристик сварного шва.
Метод активно используется в промышленном производстве и характеризуется полной автоматизацией: от подачи флюса в зону горения до перемещения оборудования вдоль стыка. Технология применяется в процессе изготовления корпусов морских судов, фюзеляжей самолетов, локомотивов и вагонов, башенных кранов, модулей спутников и множества иного оборудования. На выходе получается очень качественный сварной шов, который легко выдержит самые сложные условия эксплуатации, включая экстремальные температуры и огромное давление.
Газоплазменная
В этом случае металл заготовок плавится под воздействием температуры открытого пламени. Оно образуется в результате горения кислорода с горючими газами – водородом, пропаном, бутаном, ацетиленом и другими. Самой эффективной считается МАФ – метилацетиленовая фракция. Она отличается высокой температурой пламени (2927 градусов) в кислороде и, соответственно, более высокой теплоотдачей. Соединение кислорода и МАФ уступает по токсичности дициану (температура горения 4500 градусов) и менее взрывоопасно по сравнению с ацетилендинитрилом (температура горения 5000 градусов).
Открытое пламя в качестве источника тепла для сварки имеет важное преимущество: оно независимо от энергоснабжения. Поэтому технология широко применяется в «полевых» условиях. Еще одно достоинство заключается в постепенном нагревании металла, что практично при работе с листовыми материалами. Метод непригоден для промышленного использования из-за невозможности автоматизации и низкой производительности. Для работы с такой сваркой от оператора требуется большой стаж сварочных работ.
Электрошлаковая
Кромки деталей плавятся за счет нагрева шлака от расплавленного под воздействием электроэнергии флюса, который предварительно насыпается между свариваемыми элементами. Во время процесса применяется проволока или присадочный пруток. Технология востребована для соединения деталей из чугуна, реже – для сварки цветных металлов.
Данный тип сварки востребован в промышленности для соединения крупногабаритных деталей с толстыми стенками (40-500 мм): роторные и турбинные валы, опоры, паровые котлы и т.д. Экономическая выгода от такого метода сварки тем выше, чем больше площадь свариваемой поверхности.
Плазменная
Плавит и соединяет кромки струя плазмы, которая генерируется в плазмотроне или между поверхностью заготовок и электродом. Метод отличается большой глубиной обработки деталей и высокой точностью сваривания. Она востребована для соединения как мелких и тонкостенных элементов электротехнических конструкций, так и крупных блоков для тяжелой промышленности. Плазма эффективно воздействует на все без исключения виды металлов.
Помимо рассмотренных к термическим видам сварки относится:
Термомеханический класс сварки
Контактная сварка: метод характеризуется одновременным нагревом кромок соединяемых заготовок и их деформированием под давлением. Точечная сварка: выполняется при помощи специальных аппаратов или малогабаритными клещами. Обе детали закрепляются между анодом и катодом, через которые пропускается ток. В результате заготовки разогреваются в конкретном месте. После разогрева подача тока прекращается и усиливается давление электродов в месте температурного воздействия. Локальный расплав постепенно кристаллизуется и в результате получается прочное точечное соединение.
Точечная сварка может быть:
К недостаткам сварки специалисты относят то, что сваривание заготовок возможно только внахлест. Характеризуется высокой производительностью и возможностью автоматизации.
Точечная сварка широко применяется в автомобилестроении: конвейеры по всему миру используют именно данный тип соединения кузовных элементов. Клещи для точечной сварки отличаются компактностью и мобильностью. Они применяются в мелких мастерских и в домашних условиях. Однако они востребованы и на крупных СТО для выполнения разного рода кузовных работ.
К термомеханическому типу относятся также рельефная и стыковая сварки. Все остальные виды термомеханической сварки не стали популярными и не получили широкого распространения. Это:
Определив особенности сварочного процесса, специалист легко сможет выбрать подходящий сварочный аппарат с учетом его технических показателей. Большинство сварочных процессов легко автоматизируются, дают возможность сформировать надежный и эстетичный сварочный шов, характеризуются невысокой себестоимостью и небольшими временными издержками.