Нет такой отрасли в промышленности, которая может обойтись без сварочных работ. В машиностроении, судостроении, авиапроме основным видом соединения металлов и сплавов является именно сварка. Незаменима сварка и при прокладке магистральных трубопроводов, а так же в строительстве объектов промышленного и гражданского назначения.
На предприятиях малого бизнеса нашли широкое применение компактные и недорогие электродуговые сварочные и газосварочные аппараты. Например, в мастерской-кузнице по изготовлению кованых решёток, и оград, а так же декоративной металлической мебели сварочный аппарат используется для соединения отдельных частей в единое целое. Небольшой сварочный аппарат является непременным атрибутом мастерской по ремонту автомобилей. И таких примеров можно привести множество.
Разновидности сварки
Всего в промышленности, быту и даже в медицине используется несколько основных видов сварки. Это:
Электродуговая сварка, газовая сварка, сварка с помощью лазера, плазменная, термитная, ультразвуковая сварка, сварка с использованием энергии взрыва, электронно-лучевая сварка.
В настоящее время наибольшее распространение получила электродуговая сварка. Она может быть:
Ручная. Полуавтоматическая. Автоматическая. Электродуговая ручная сварка
Ручная сварка активно используется в строительстве, при монтажных работах с железобетонными конструкциями и арматурой. На промышленных производствах ручная сварка используется как вспомогательный инструмент. Электродуговая ручная сварка осуществляется плавящимся электродом с покрытием и по необходимости с применением сварочной проволоки или прутка.
Нужный по величине сварочный ток (100 — 300 А), берётся со сварочного трансформатора или инвертора. Понижающий трансформатор имеет вторичную обмотку, выполненную медным прутком или плоской лентой. Она обеспечивает большой ток при низком напряжении.
Переменное напряжение выпрямляется мощными вентилями, так как сварочные работы всегда производятся на постоянном токе, кроме сварки алюминия и его сплавов.
Инвертор — это современный электронный прибор, который уверенно вытесняет тяжёлые и неэкономичные сварочные трансформаторы. Принцип его работы аналогичен принципу работы импульсного блока питания. Напряжение сети выпрямляется и через сглаживающий фильтр поступает на преобразователь, где формируются импульсы с частотой 20 — 60 кГц и амплитудой около 300 V.
Чем выше частота, тем меньших размеров, и соответственно веса, должен быть понижающий трансформатор. С вторичной обмотки трансформатора снимается импульсное напряжение порядка 20 — 35 V. За счёт схемных решений, трансформатор повышает значение тока до величины необходимой для сварки. Затем переменный импульсный ток выпрямляется, проходит через фильтр и подаётся на выходные клеммы инвертора.
По сравнению со сварочным трансформатором, который весит несколько десятков кг, инверторы разных модификаций весят от 3, 0 до 10 кг и имеют ручку и плечевой ремень. Кроме того инверторы очень экономичны, позволяют плавно регулировать сварочный ток и обладают рядом полезных функций. Например: горячий старт облегчающий возникновение дуги, защиту от короткого замыкания, а так же режим форсированной короткой дуги.
Полуавтоматическая и автоматическая электродуговая сварка
На промышленных предприятиях с непрерывно-поточными линиями используются сварочные полуавтоматы и автоматы. В сварочном полуавтомате сварка производится специальной сварочной проволокой, которая представляет собой бесконечный электрод.
В зону сварки проволока подаётся автоматически через токоподводящий наконечник.
Все остальные операции осуществляются вручную. Модификаций сварочных полуавтоматов очень много. Для сварки горизонтальных швов на вертикальной поверхности, для сварки в нижнем положении и универсальные полуавтоматы.
Сварочные автоматы — это роботизированные поточные линии, где все операции осуществляются без вмешательства человека. Как полуавтоматы, так и автоматы производят сварочные работы в защитной среде, то есть под флюсом или в среде защитных газов, из которых чаще всего используется аргон. Производственная компания «Артстэл» осуществляет все виды сварочных работ в Люберцах, в том числе аргонно-дуговую сварку, изготавливает конструкции любой сложности из нержавеющей стали и алюминия.
В последнее время всё чаще применяется порошковая проволока, представляющая собой тонкую металлическую трубку, заполненную особой шихтой, которая при нагревании выделяет углекислый газ и образует плёнку шлака на сварном шве, что обеспечивает защиту от контакта с воздухом. Иногда сварка производится неплавящимся вольфрамовым электродом с применение присадочного материала в виде проволоки или прутков.
Газовая сварка
Этот вид сварки применяется там, где отсутствует электроснабжение или в тех случаях, когда электросварка неприменима по каким-либо причинам. Газосварочный агрегат представляет собой два баллона со шлангами и газовую горелку. В одном из баллонов находится кислород, а в другом ацетилен.
Вместо ацетилена можно использовать другие горючие газы, а также пары керосина, но именно смесь ацетилен-кислород даёт самую высокую температуру. Разогрев металла и присадочного материала осуществляется в пламени горелки.
Лазерная сварка
Сварка с помощью твердотельных или газовых лазеров пока не нашла широкого применения из-за достаточно дорогого оборудования. Это, по большому счёту, завтрашний день сварочных технологий. В настоящее время лазеры используются при сварке тканей и сосудов при хирургических операциях, в том числе и микрохирургических операциях на глаза. В промышленности лазерная, электронно-лучевая и ультразвуковая сварки применяются на предприятиях по производству микроэлектроники.
Без этих видов сварки производство транзисторов, микросхем памяти и микропроцессоров было бы невозможно.
Термитная сварка
Этот вид сварки применяется при ремонте трещин в железнодорожных рельсах. Термитную шашку ставят на проблемное место и поджигают. Очень высокая температура горения термита плавит сталь рельса и трещина заваривается.
Перспективы развития сварочных технологий
Здесь просматривается несколько направлений. Прежде всего, полная замена сварочных трансформаторов на инверторы. С использованием новых типов полевых транзисторов удастся повысить частоту преобразования до 100 — 150 кГц, а это вдвое снизит вес и габариты сварочных инверторов. Вполне реален инвертор размером с большую книгу.
На сварочных полуавтоматах и автоматах полностью откажутся от обычной проволоки. Сварка будет осуществляться порошковой проволокой, что намного дешевле.
Лазерные сварочные системы могут занять ведущее место, но для этого необходимо форсировать разработки более мощных импульсных лазеров и лазеров непрерывного действия, что гораздо сложнее и, конечно, снижать себестоимость лазеров.