Гаряча зварювання – один з найбільш поширених монтажних процесів, які використовуються у будівництві і промисловості. Її застосовують як у високотехнологічних операції по збірці обладнання, так і у простих типових роботах при з’єднанні несучих конструкцій. У кожному випадку використовується своя техніка зварювання, що оптимально підходить за експлуатаційними параметрами, умовами роботи та вимогами до результату.
Що таке зварювання?
У класичному поданні зварюванням називають технологію формування з’єднань нероз’ємного типу за рахунок створення міжатомних зв’язків на тлі термічного впливу. Іншими словами, під високою температурою забезпечується пластична деформація заготовок і подальший обмін часток між ними, що призводить до утворення з’єднання після остигання матеріалів. Сама техніка зварювання лише забезпечує необхідні умови для приведення металів в необхідний стан. В нормальному температурному режимі метал – це структура з твердих кристалічних частинок, але по досягненню певного показника нагріву матеріал розм’якшується. При цьому треба підкреслити, що температурний вплив несе не тільки позитивні з точки зору можливостей монтажу ефекти. Також виникає окислення металів, утворення тріщин в невідповідних місцях з-за внутрішнього напруги, відбувається загальне викривлення і деформація. Виключити і мінімізувати подібні явища можна лише шляхом правильного підбору устаткування і організації зварювального процесу.
Зварні шви і з’єднання
Для розуміння цілей пластичної деформації металу слід визначити, для яких саме конструкційних завдань виконується операція зварювання. У більшості випадків необхідно отримати з’єднання двох заготовок або конструкцій з деталями. Конфігурації сполук бувають різними – кутовими, стиковими, таврових і т. д. З точки зору формування кромок техніка зварювання швів дозволяє формувати з’єднання без скосів, з відбортовкою, а також зі скосами в різних формах. Одним з найскладніших скосів вважається Х-подібний, при якому відбувається сполучення двох прямо – або криволінійних кромок. Хоча однією з головних вимог до зварному з’єднанню є герметичність, в деяких випадках стоять цілком чіткі завдання по формуванню отворів в стику. Наприклад, при з’єднанні елементів шляхом накладання і без скосу кромки може бути утворено видовжене отвір, яке в подальшому використовують для інших конструкційних завдань.
Різновиди зварювального процесу
Сам підхід до технічної організації зварювання може відрізнятися як параметрами робочого середовища, так і механікою впливу на цільовий матеріал. До найбільш популярним технологіями зварювання можна віднести наступні:
- Дугове зварювання. Між поверхнею зварюваної конструкції або деталі утворюється електрична дуга, тепловий вплив якої призводить до розплавлення матеріалу. Даний спосіб може бути ручним, механізованим чи автоматичним. Наприклад, техніка дугового зварювання автоматом передбачає подавання електродного дроту спеціальним обладнанням, звільняючи руки оператора.
- Газове зварювання. Якщо в попередньому випадку джерелом тепла виступає електрична енергія, то при газової зварюванні використовується газокисневі полум’я температурою 3 200 °С. При цьому не слід плутати з цим методом комбіновані способи, при яких також використовують газові суміші, але не в якості джерела високої температури, а для ізоляції зварювальної ванни.
- Електрошлакове зварювання. Вплив на матеріал забезпечується електричним струмом, а в якості провідника і модифікатора енергії виступає розплавлений шлак.
- Плазмове зварювання. Високотемпературний спосіб зварювання, при якому задіюється плазмово-дугове струмінь з тепловою енергією до 10 000 °С.
- Лазерне зварювання. Метод ґрунтується на застосуванні фотоелектронної енергії. Плавлення деталей відбувається під посиленим впливом світлового променя, що випускається лазером.
Апарати для зварювання виробництва
Для виконання зварювальних операцій зазвичай застосовується кілька технічних засобів, в числі яких інвертор, випрямляч і трансформатор. У кожному випадку головним завданням основного апарату для зварювання є забезпечення постійного струму. Якісне обладнання постачає робочу зону рівною і стабільною електричною дугою. Зрозуміло, це стосується електричних технологій зварювання. Техніка зварювання в газових середовищах реалізується за допомогою пальників і редукторів, які регулюють подачу газової суміші від балона. Також і у випадку з плазмового зварювання застосовуються спеціальні апарати-плазмотрони, здатні працювати з заготівками завтовшки до 30 мм. Причому треба підкреслити, що газове і плазмове обладнання переважно орієнтується не на традиційні завдання з’єднання металевих деталей, а на різання матеріалу під термічним впливом.
Техніка виконання шва
Незважаючи на величезну роль устаткування, багато в зварювальних роботах залежить від навичок і умінь оператора, який контролює весь процес. Завдання користувача апаратури полягає в управлінні електродом і подачею витратних матеріалів, присутніх у зварювальній ванні, де утворюється шов. Ключовим фактором є положення оператора і напрямок шва. Фахівці рекомендують виконувати роботи по можливості в нижньому положенні, забезпечуючи наплавлення шва валиком з розширенням. Бажано домагатися глибокого проплавлення, що зробить структуру сполуки більш однорідною і міцною. В техніці ручного зварювання особливо важливий етап зачищення шва від шлаку і патьоків. Якщо подібні вади не вдалося виключити в ході основної частини робіт, то доведеться виконувати другий шар наплаву. Зазвичай основний перший шар досягає 3-4 мм по товщині, а наступні – до 5 мм.
Особливості зварювання під флюсом і в газових середовищах
Щоб не доводилося коригувати техніку виконання зварювання в процесі роботи, рекомендується спочатку прораховувати технологічні нюанси, які можуть підвищити якість результату. Зварювання під флюсом і в газовому середовищі відрізняється своєю орієнтацією на захищеність шва від негативного впливу зовнішнього середовища і розплаву. Наприклад, при виконанні техніки газового зварювання з подачею аргонных сумішей знижується негативний вплив кисню, який погіршують якість структури шва. Що ж стосується флюсу, то його включення в першу чергу мінімізує розбризкування розплаву, а в другу – модифікує склад шва шляхом включення спеціальних добавок, які активізуються під високими температурами.
Параметри організації зварювального виробництва
У виробничому режимі організації зварювальних робіт враховується відразу кілька факторів трудової діяльності, серед яких наступні:
- Співвідношення трудомісткості операції та тимчасової норми на її виконання.
- Обсяг робіт – норма виробітку, яку виконує працівник або бригада за 1 годину. Наприклад, при техніці ручного дугового зварювання можуть враховуватися метри виконаного шва або кількість змонтованих деталей.
- Одиниця обслуговування. В даному випадку розуміється робоче місце, одиниця обладнання або майданчик для зварювальних робіт, в межах якої організується діяльність одного працівника або бригади.
Техніка безпеки при організації і виробництві зварювання
Зварювальний процес припускає безліч ризиків і небезпек з точки зору загроз для здоров’я людини. У нормах техніки безпеки при зварюванні увага приділяється відразу декільком факторам загрози:
- Випромінювання зварювання. Інфрачервоне випромінювання при яскравому сяйві негативно діє на очі зварника, тому в його екіпіровці наявність маски зі спеціальними затемняющими склом і фільтрами є обов’язковим.
- Термомеханічне вплив. Особливо при роботі з дугового методикою небезпечні бризки розплаву. По суті, це рідкий розпечений метал, який може призвести до тяжких опіків при контакті з шкірою. Для захисту від іскор і гарячого металу застосовується спеціальна термозащищенная одяг.
- Ризик пожежі. Висока температура і бризки розжареного матеріалу підвищують загрозу загоряння. Про це варто подумати ще на етапі організації процесу, видаливши з робочої зони легкозаймисті предмети.
- Захист органів дихання. Токсичні гази і виділення інших небезпечних речовин при термічному руйнування металевої структури також є фактором небезпечного впливу. В даному випадку недостатньо використовувати маски і засоби респирации. Обов’язковою умовою в тривалих робочих процесах є активна система вентиляції в замкнутому просторі і регулярні 5-10-хвилинні робочі перерви.
Помилки при зварюванні
В силу складності зварювального процесу допущення технологічних помилок не є чимось винятковим. До найбільш поширеним з них можна віднести наступні:
- Обрив дуги. Електричне тепловий вплив не було доведено до кінця планованого шва, із-за чого може утворитися поглиблення з тріщиною на краю з’єднує лінії.
- Погано укріплене шов з потоншенням металу на межі стику (поріз). Звичайне явище при техніці зварювання, виконуваної в умовах високої напруги. В ідеалі порізи не повинні мати глибину більше 1 мм, інакше знадобиться додаткова заварка.
- Точкове відсутність прямого з’єднання в структурі шва між заготовками. Іншими словами, залишився непровари, який виникає через неточного напрямки електрода при формуванні дуги без урахування глибини термічного впливу.
Висновок
При всій технологічної складності зварювальних робіт, методи їх виконання стають все доступнішими пересічному домашньому майстрові. Значною мірою це пов’язано з тим, що техніка зварювання стає більш ергономічною і безпечною. Наприклад, сучасні інвертори дозволяють зручно контролювати основні робочі показники процесу, враховуючи характеристики металу та умови зовнішнього середовища. Від користувача потрібно лише правильно організувати робочу зону і належним чином контролювати електричну дугу при формуванні шва.
