Конденсаторная сварка гост. Правила обозначения сварки на чертежах по гост

Конденсаторная сварка позволяет производить монтаж фурнитуры (шпилек, игл, и пр.) к металлическому основанию (значкам, орденам и пр.).

Материал крепежа может быть сталь (черная, нержавеющая, никелировання, омедненная и пр., латунь, алюминий, серебро, золото). Основным преимуществом конденсаторной сварки является возможность приварки крепежа к тонколистовой стали (менее 1 мм) без видимых следов сварки с обратной стороны металла. В процессе сварки не происходит ни нагрев деталей, ни их деформация. Еще одним преимуществом конденсаторной сварки является высокая производительность.

Скорость ограничивается лишь временем вставки привариваемого элемента в сварочный держатель, а сам процесс приварки занимает доли секунды. Количество сварок составляет 20-30 штук в минуту.

Для конденсаторной сварки надо использовать специальные иглы и шпильки. Они должны иметь циллиндрический выступ малых размеров (менее 1 мм) в основании. Этот выступ служит запалом.

Игла с фиксатором

Игла без фиксатора

Шпилька с резьбой

Соединение с помощью конденсаторной сварки является прочным. При работе на излом крепеж на отваливается.

Фиксация выводов электрохимической защиты (ЭХЗ)

Аппараты конденсаторной сварки FARADAY применяются для фиксации выводов электрохимической защиты (ЭХЗ) к основанию магистральных газовых и нефтяных трубопроводов. Конденсаторная сварка позволяет осуществлять приварку крепежных элементов (как правило, шпилек) к любому стальному основанию за короткое время (0,001-0,003 секунды), при очень небольшой глубине провара (примерно 0,3 мм). Прочность соединения при этом остается высокой - при нагрузках деформируется само тело крепежного элемента, а не место сварки. Сами шпильки могут быть выполнены из стали с покрытием (омеднение, никелирование и пр.) или нержавеющей стали. Особенностью крепежа для конденсаторной сварки является наличие запала (выступ в основании), который загорается при разряде батареи конденсаторов. Размеры шпилек для фиксации выводов ЭХЗ могут быть от М3 до М10. Сами шпильки могут иметь увеличенный фланец для обеспечения лучшего контакта выводов ЭХЗ. Источник питания - однофазная сеть. Также можно использовать установку FARADAY при подключении к генератору.

Одним из самых больших достоинств технологии является простота установки:

1. Сталь зачищается от окалины, ржавчины и грязи.

2. Прриварка шпилек конденсаторным разрядом.

3. Провидится монтаж выводов ЭХЗ.

Приварные шпильки бывают со специальным увеличенным фланцем, для лучшего контакта:

Видео процеса установки:

Звезды с аллеи чемпионов на курорте "Роза Хутор"

В 2016 году на горнолыжном курорте «Роза Хутор» появилась Аллея олимпийских чемпионов. Подробнее об этой новости по ссылке.

Изначально детали латунной звезды крепились к граниту при помощи двухкомпонентного эпоксидного клея. Спустя полгода детали отклеились и потребовалось изготовить альтернативное крепление. С обратной стороны к латунным деталям звезд были приварены стальные шпильки с помощью аппарата конденсаторной сварки FARADAY CD 1400.

Конденсаторная сварка обладает отличительной особенностью, а именно, провар минимален и отсутствуют следы повреждения с обратной стороны основания, что особенно важно при работе с металлом малой толщины. Переделка звезд происходила непосредственно на объекте. Далее латунные детали были закреплены на гранитной плите и в таком виде были установлены на набережной курорта.

Прочность приварки конденсаторной сварки, несмотря на минимальный уровень провара, очень высокая: при нагрузках происходит деформация самой шпильки, а не места сварки. Материал шпилек может быть различным - сталь, нержавейка, латунь, алюминий.

Монтаж счетчиков тепла с помощью конденсаторной сварки

Одной из областей, где применяется конденсаторная сварка, является установка счетчиков тепловой энергии на радиаторы отопления. Монтаж счетчика производится на две приваренные шпильки диаметром М3 на требуемом расстоянии друг от друга. Краску перед сваркой необходимо зачистить до металла в тех точках, где будет происходить приварка крепежных элементов. Приварка шпилек конденсаторной сваркой используется для монтажа счетчиков тепла на панельные радиаторы и некоторые типы конвекторов. Необходимость применения именно конденсаторой сварки объясняется малым уровнем провара при установке крепежных элементов, что невозможно обеспечить другими видами сварки.

Монтаж изоляции с помощью конденсаторной сварки

Конденсаторная сварка часто применяется для монтажа изоляции на металлическую поверхность. В качестве изоляции может быть практически любой материал: любая рулонная изоляция, пенопласт, шумопоглощающий материал и проч. Преимуществами конденсаторной сварки являются быстрота и надежность крепления. Во многих случаях конденсаторная сварка является единственным способом избежать повреждения (прожигания насквозь) тонкостенных металлических конструкций, поскольку уровень оплавления минимален, что бывает важно для вентиляционного оборудования.

Наиболее распространенным способом является приварка изоляционных гвоздей с последующим закреплением изоляции фиксирующими шайбами. Монтаж происходит в 3 этапа:

1. На металлическую основу приваривается изоляционный гвоздь, имеющий специальный выступ и служащий запалом пи конденсаторной сварке. Гвозди бывают 2 и 3 мм в диаметре и до 200 мм в длину. В зависимости от толщины и плотности изоляционного материала на 1 квадратный
метр потребуется 1-5 гвоздей.

2. На приваренные изоляционные гвозди нанизывается подходящий изоляционный материал.

3. Изоляция фиксируется шайбами-фиксаторами, которые нанизываются на приваренные гвозди. Шайбы выполнены из пружинной стали, как правило, оцинкованной. Их достаточно насадить на гвоздь на 2-3 мм для прочного
закрепления. Шайбы могут быть выполнены как с пластиковым колпачком, так и без него. Выступающая часть гвоздя может быть отрезана или загнута, если длина подобрана не точно.

Для приварки гвоздей подойдет стандартный комплект оборудования FARADAY CD 1400

Монтаж изоляционного материала с помощью чашеобразных гвоздей CHP

Конденсаторная сварка позволяет проводить монтаж изоляционного материала на металлическую поверхность.

В качестве изоляции может быть практически любой материал: любая рулонная изоляция, пенопласт, шумопоглощающий материал и проч. Преимуществами конденсаторной сварки являются быстрота, надежность крепления и эстетический вид. Во многих случаях конденсаторная сварка является единственным способом избежать повреждения (прожигания насквозь) тонкостенных металлических конструкций, поскольку уровень оплавления минимален, что бывает важно для вентиляционного оборудования.

При монтаже изоляционного материала чашеобразными гвоздями необходимо использовать сварочный пистолет CHP, комплектуемый магнитным держателем.

Данный способ позволяет очень быстро произвести монтаж, поскольку приварка гвоздя осуществляется сразу сквозь изоляцию и не требует никаких дополнительных действий. При использовании чашеобразных гвоздей сохраняется эстетический вид после монтажа.

Что такое конденсаторная сварка

Конденсаторная сварка - способ сварки , при котором для нагрева соединяемых изделий используют кратковременный мощный импульс тока , получаемый от батарей статических конденсаторов. Известно несколько разновидностей К . с .: сопротивлением (точечная , шовная , стыковая ), ударная (стыковая )и др . К . с . особенно эффективна при соединении мелких деталей и металлических листов небольшой толщины , например при изготовлении деталей для электронных ламп , малогабаритных приборов и аппаратов , металлических игрушек , предметов галантереи и пр .

Общие сведения Основные приёмы

По технологическим приёмам разделяют точечную, шовную и стыковую конденсаторную сварку.

• Точечная сварка обычно используется для выполнения соединений в электронной, электровакуумной технике и прецизионном приборостроении. Кроме того, точечная сварка может быть использована для соединений деталей с большим соотношением толщин.

• Шовная (роликовая) сварка обычно применяется для сварки чувствительных элементов мембранного или сильфонного типов и электровакуумных приборов . По своей сути она представляет собой ряд точечных, перекрывающихся соединений, являющихся сплошным, герметичным швом. Электроды выполняются в виде вращающихся роликов.

• Стыковая сварка разделяется на сварку оплавлением и сопротивлением. Технологически при оплавлении разряд конденсатора за счёт повышенного напряжения возникает до непосредственного контакта свариваемых деталей, оплавляет их торцы, а само соединение происходит при осадке. В случае сварки сопротивлением разряд конденсатора происходит в момент контакта свариваемых торцов деталей.

Частным случаем конденсаторной сварки оплавлением является приварка крепёжных элементов: шпилек, втулок, гвоздей и т. п. Их диаметр обычно варьируется от 2 до12 мм . Обязательным условием является наличие в основании привариваемых элементов осевого выступа в виде цилиндра с диаметром от 0,6 до 0,75 мм и высотой от 0,55 до 0,75 мм . Это служит двум целям:

• Позволяет точно, по предварительному кернению , определить место приварки элемента на поверхности заготовки.
• Обеспечивает розжиг и устойчивое горение сварочной дуги по всей поверхности привариваемого элемента при осуществлении разряда конденсатора.

Основные преимущества

1. Высокая производительность.
2. Минимальная зона термического влияния за счёт высокой плотности энергии и краткости импульса.
3. Прочность соединения.
4. Простота технологии, не требующей высокой квалификации персонала.
5. Равномерность нагрузки электросети при больших сварочных токах.

Некоторые недостатки

1. Ограничения по максимальным сечениям.
2. Необходимость специального оборудования.

Технология конденсаторной сварки

В процессе изготовления различной продукции из металлического листа, при монтажных работах и ремонте, возникает необходимость соединения различных деталей посредством сборки.

До настоящего времени на производствах в России используются устаревшие технологии. Вариантов немного. Это сверление отверстий под крепеж различного вида (болты с гайками, заклепки различного типа) или выполнение приварки болтов и гаек аргонно-дуговой сваркой или полуавтоматом с применением сварочной проволоки и защитного газа. В этих технологических процессах имеются существенные недостатки: во-первых, выполнение отверстий в несущих конструкциях ослабляет их прочность, во-вторых, во многих изделиях требуется герметичность, но с отверстиями достичь этого сложно, в-третьих, внешний вид любого прибора или оборудования будет испорчен наличием головок винтов или шляпок заклепок, ну и последнее, при сварке, особенно на тонком листе, появляются прожженные места, потемнение. Всех этих недостатков лишена технология приварки крепежа посредством конденсаторной сварки.

Конденсаторная сварка (Capacitor Discharge CD) - это возможность очень прочной и быстрой приварки крепежных элементов к тонколистовому металлу толщиной от 0.5 мм без видимых повреждений с обратной стороны листа. Второе не менее важное преимущество заключается в том, что для приварки крепежа к различным металлам не требуется защитный газ или защитные керамические кольца, применяемые в дуговой сварке (ARC). Сварочный процесс полностью автоматизирован и для работы с аппаратами конденсаторной сварки не требуется специальной квалификации. Для конденсаторной сварки выпускается различное оборудование от недорогих ручных моделей до полностью автоматизированных линий, а также достаточно большой ассортимент недорогих приварных метизов

Теория сварочного процесса конденсаторной сварки (CD).

В этом сварочном процессе электрическая энергия, накопленная в конденсаторной батарее большой емкости, разряжается через выступающий кончик основания привариваемого крепежного элемента. Период разряда длиться 1-3 мс . (0.001-0.003 секунд). Существует два способа приварки крепежных элементов методом конденсаторного разряда (CD).

Первый способ контактного типа включает следующие последовательные циклы:

1. Привариваемый крепежный элемент устанавливается в сварочный пистолет контактного типа, позиционируется в нужном месте и прижимается к поверхности. Необходимое усилие прижима задается пружиной в сварочном пистолете.

2. Запускается сварочный процесс и между основанием крепежного элемента и металлической поверхностью возникает электрическая дуга, которая плавит поверхность основания крепежного элемента и место на металлической поверхности под основанием крепежного элемента.

3. Крепежный элемент после плавления выступающего кончика основания под действием силы пружины сварочного пистолета прижимается к металлической поверхности и вдавливается в образовавшийся под ним расплав.

Второй способ с предварительным подъемом крепежного элемента:

1. Привариваемый крепежный элемент устанавливается в сварочный пистолет подъемного типа, позиционируется в нужном месте и прижимается к поверхности. Необходимое усилие прижима задается в сварочном пистолете.

2. В момент запуска процесса сварки, сварочный пистолет приподнимает привариваемый элемент над металлической поверхностью, за счет этого электрический контакт разрывается и на крепежный элемент подается электрический потенциал от конденсаторной батареи силового блока.

3. Приподнятый крепежный элемент под действием силы пружины в сварочном пистолете, опускается вниз и в момент касания выступающего кончика основания металлической поверхности появляется электрический контакт, возникает электрическая дуга, которая плавит поверхность основания крепежного элемента и место на металлической поверхности под основанием крепежного элемента.

4. После плавления выступающего кончика основания крепежный элемент прижимается к металлической поверхности и вдавливается в образовавшийся под ним расплав

Конденсаторная сварка с использованием контактного способа применяется для приварки крепежных элементов из обычной и нержавеющей стали, а также латуни.

Конденсаторная сварка с использованием способа с предварительным подъемом крепежного элемента используется главным образом для приварки крепежа из алюминия, но также может быть использована для крепежа из стали, нержавеющей стали и латуни.

Стандартные типы привариваемых метизов

Для сварки методом конденсаторной сварки используются специиальные метизы, оснащенные специальным поджигающим кончиком. При их производстве используются: омедненная сталь, нержавеющая сталь, алюминий и латунь. Промышленностью выпускаются, как стандартные виды крепежа, так и крепеж специального назначения, выпускаемый под заказ. Характерной особенностью метиза для конденсаторной сварки - специальный кончик калиброванного размера, который выполняет двойную задачу:

• Позволяет точно определить место, где будет приварен метиз на поверхности заготовки по предварительному ее кернению;
• Обеспечения розжиг и устойчивое горение сварочной дуги по всей поверхности привариваемого метиза при прохождении через него конденсаторного разряда.

Настройка аппарата конденсаторной сварки FARADAY (Фарадей)

Механические характеристики сварочного шва определяются, правильной настройкой параметров сварки, которая включает в себя:

• подбор величины энергии разряда за счет изменении напряжения конденсаторной батареи,
• настройку усилия прижимной пружины сварочного пистолета и зазора между метизом и цангой;
• правильная организация заземления;
• правильный подбор сочетаний свариваемых материалов;

Выбор величины энергии разряда

Оптимальные напряжения сварки для комбинации материалов «сталь-сталь» приведены в таблицах для обоих аппаратов. Для других комбинаций материалов оптимальное напряжение может немного отличаться от рекомендованного и должно подбираться опытным путем.

D, диаметр	FARADAY CD 1400
	U, напряжение	P, мощность
3 мм	70 В	162 Дж
4 мм	100 В	330 Дж
5 мм	115 В	436 Дж
6 мм	140 В	648 Дж
7 мм	180 В	1070 Дж
8 мм	200 В	1320 Дж

Настройка пистолета для приварки метизов

Усилие прижимной пружины сварочного пистолета на качество сварки влияет заметно меньше чем напряжение, в основном от него зависит длительность сварочного цикла, чем больше усилие, тем меньше время сварки.

Настройка цанги метиза

Цанги для установки метизов сварочных пистолетов DC однотипные. Они отличаются только диаметром внутреннего отверстия для возможности установки метизов разного диаметра. Другую конструкцию имеют цанги для приварки лепестков заземления и гвоздей.

1. Метиз

2. Цанга

3. Контргайка

4. Стопорный винт

Для различных диаметров метизов требуются различные цанги. Настройте цангу метиза следующим образом:

• Ослабьте контргайку (3)
• Вставьте метиз (1) в цангу.
• Расстояние между передней кромкой фланца метиза и торцом цанги должно быть в пределах приблизительно 5 мм (как изображено на рисунке).
• Метиз должен войти в контакт со стопорным винтом (4). (ВАЖНО!)
• Настройте стопорный винт (4) в цанге метиза, вращая его, пока расстояние от передней кромки фланца метиза и торца цанги не достигнет 5 мм.
• Зафиксируйте стопорный винт (4) посредством контргайки (3)
• Для метизов длиной от 20 до 40 мм. стопорный винт нужно перевернуть резьбовым концом внутрь обоймы.

Установка цанги метиза в сварочный пистолет

Иллюстрация, приведенная ниже, показывает, как устанавливать цангу в пистолет DC для приварки метизов. Сварочный пистолет DC может иметь вместо опорных ножек (1) съемную опорную трубу.

• Ослабьте стопорную гайку (3) торцовым ключом;
• Вставьте цангу метиза (2) в пружинный поршень (5), пока она не упрётся.
• Закрепите цангу (2) завернув стопорную гайку (3).

Фланец метиза должен выходить за вершины опорных ножек пистолета или опорной трубы. Если это не так, выньте обойму метиза из пистолета и откорректируйте выступание метиза посредством стопорного винта цанги!

Правила организации заземления

Из-за малого времени сварки для получения равномерного сварного шва по всей площади основания метиза необходимо правильно произвести заземление рабочей поверхности. Все аппараты конденсаторной сварки имеют в комплекте по два кабеля заземления. Заземление должно производиться с двух сторон от места сварки, при этом нужно стремиться к тому, что бы путь для прохождения сварочного тока был примерно одинаков для каждого кабеля заземления. Если заземление произведено только с одной стороны, или на пути тока встречаются массивные металлические детали, распределение сварочного тока будет несимметрично относительно основания метиза и качество сварки с разных сторон основания может быть разным (эффект «выдувания дуги»).

Выбор сочетаний материалов для сварки

При выборе сочетаний материалов основы и приварных изделий можно использовать данные таблицы:

МАТЕРИАЛ ОСНОВЫ	МАТЕРИАЛ МЕТИЗА
	Мягкая сталь Ст.35	Нержавеющая сталь Cr-Ni	Алюминий Al 99.5, AlMg 1-5	Латунь CuZn 37
Мягкая сталь, Ст.35	Отлично	Отлично	Плохо	Отлично
Средне углеродистая сталь, Ст.60	Хорошо	Хорошо	Плохо	Хорошо
Оцинкованная сталь	Хорошо	Хорошо	Плохо	Плохо
Нержавеющая сталь, Cr-Ni	Отлично	Отлично	Плохо	Отлично
Латунь, CuZn 37-30	Хорошо	Хорошо	Плохо	Отлично
Медь, Cu	Хорошо	Хорошо	Плохо	Отлично
Алюминий, Al 99.5, AlMg 1-5	Плохо	Плохо	Отлично	Плохо
Отлично: материалы полностью совместимы и сварной шов очень прочный. Хорошо: материалы условно совместимы, качество сварного шва приемлемое. Плохо: материалы несовместимы, сварной шов отсутствует или очень непрочный.

Способы позиционирования метиза при сварке

Сварка по «кернению»

Место сварки можно обозначать кернением рабочей поверхности. Так как процесс сварки начинается путем воспламенения сварочного кончика метиза, слишком глубокое кернение не обеспечит оптимальных условий сварки. Сварка или не произойдет совсем или качество сварки будет неприемлемым. Для качественной сварки кернение должно осуществляться на глубину не более 0,3 мм. Удобно для этих целей использовать специальный инструмент - автоматический керн.

Сварка по шаблону

При массовом производстве для быстрой и точной сварки необходимо использовать шаблон. При этом на пистолете должна быть установлена центрирующая шайба.

Шаблон может быть изготовлен из любого негорючего материала, для исключения возможности возгорания, а между шаблоном и свариваемой поверхностью должен быть зазор не менее 3 мм для удаления сварочных газов и брызг расплавленного металла.

Последовательность выполнения сварки

• Подключите силовой блок FARADAY (Фарадей) к сети и заземлению.
• Подключите сварочный пистолет.
• Настройте пистолет как описано выше.
• Подключите блок питания к сети переменного тока.
• Настройте блок питания для приварки метизов, которые предполагается использовать.
• Вставьте сварочный метиз в цангу.
• Обеими руками возьмите сварочный пистолет и установите его в рабочую позицию на обрабатываемой детали и нажмите вертикально на поверхность обрабатываемого изделия.
• Спокойно держите сварочный пистолет и приведите в действие пусковую кнопку. Процесс сварки начат.
• После сварки вертикально снимите сварочный пистолет с приваренного болта, что позволит избежать расширения цанги.
• Проверьте результаты сварки согласно рекомендациям ниже.
• По окончании сварки отключите сварочную установку от сети и исключите вероятность эксплуатации некомпетентными лицами

1. Убедитесь в наличии хороших электрических контактах в разъемах блока питания, креплении цанги в пистолете и клеммах заземления.
2. Перед сваркой убедитесь, что сварочные кабели не образуют петель. Этим можно избежать сильных электромагнитных наводок при прохождении через них больших импульсных токов.
3. Убедитесь, что клеммы заземления закреплены симметрично и не слишком близко к месту сварки. Это позволит избежать дефектов сварного шва, вызванного эффектом «выдувания дуги».
4. Убедитесь, что обрабатываемые детали надежно закреплены и не прогибаются под давлением сварочного пистолета. Это особенно относиться к тонким листовым материалам.
5. Место сварки должно быть зачищено до металла, недопустимо наличие в зоне сварки ржавчины, смазки или краски. Анодированные поверхности должны быть предварительно обработаны щелочью. М аксимальная шероховатость зоны сварки не должна превышать 80 µm.
6. Материалы свариваемых поверхностей должны быть совместимы (смотри таблицу совместимости материалов). Если есть сомнения в совместимости материалов необходимо провести пробные сварки с последующим контролем качества.
7. Вокруг зоны сварки должно быть не менее 40 мм. свободного места для позиционирования пистолета или центровочной насадки.
8. Убедитесь в правильных установках сварочного напряжения и настройке пистолета перед выполнением сварки.
9. В момент сварки пистолет и обрабатываемая деталь должны быть неподвижны, и располагаться строго перпендикулярно относительно друг друга.
10. Всегда делайте пробные приварки, что бы убедиться в правильности всех настроек.

Техническая документация - это своеобразная книга для конструкторов, проектировщиков, инженеров, мастеров и рабочих. Составляется (пишется) по определенным правилам и требованиям. Это требуется для правильного понимания изложенной информации. Одна из областей технического текста - обозначение сварных швов на чертежах.

Сварочный процесс - технологическая операция образования монолитного соединения. Зона, где происходило расплавление и застывание материала стыкуемых деталей, называется сварным швом.

Виды

Сварной стык подразделяется:

• Стыковой. Соединение образовано по торцевым поверхностям деталей. Осуществляется с обработкой кромок и без оного. Маркировка «С».

• Нахлесточный. Плоскости деталей параллельны друг другу и частично заходят одна на другую. Маркировка «Н».

Шов выполняется:

• Односторонний. Наплавление осуществляется с одной из сторон соединения (стыка).

• Двусторонний. Обработка происходит с двух сторон.

Необходимость обозначения сварки

Любая конструкция состоит из отдельных деталей (узлов), соединенных между собой тем или иным способом. Один из них - сварка. Стык обладает своими характеристиками, влияющими на работоспособность изделия в целом.

Обозначение сварки на чертеже - это пояснение способа стыковки, формы шва и его геометрические параметры, способ выполнения и другая дополнительная информация. Грамотный инженер почерпнет дополнительные сведения:

• о прочности - соединение сплошное или прерывистое; кроме этого, в зоне шва образуются термические напряжения;
• о размерах и форме наплавленного металла;
• герметичности стыка;
• время выполнения соединения - до монтажа или в его процессе, и другое.

Расшифровка технической аббревиатуры

Изучение обозначения сварного шва на чертеже можно выполнить двумя способами:

• начать с азов - чтения специальной литературы, в том числе ГОСТов (аналог - изучение букв по Азбуке);
• пойти от обратного, то есть начать с рассмотрения примеров как обозначается сварка на чертежах, с постепенным углублением своих знаний.

Примеры

Маркировка сварочного стыка регламентируется ЕСКД. В нее входит:

• ГОСТ 2.312-72.
• ГОСТ 5264-80.
• ГОСТ 14771-76.

По ГОСТ, сварной стык обозначается в технической документации выносной стрелкой:

Расположение надписи сверху стрелки, ниже ее или с обеих сторон показывает на расположение соединения:

• с лицевой части детали;
• с обратной (невидимый стык);
• двусторонняя обработка.

Надпись и стрелка обозначают обратную (закрытую) или лицевую часть, соответственно.

Пример 2.

• Выполнен с одной стороны, с загибом края, разомкнутый контур, по нормативам ГОСТ 5264-80, электродуговая сварка.

Пример 3.

• - соединение произведено по сплошной линии в виде кольца;
• ГОСТ 17771-76 - сварка в облаке газов;
• Т3 - тавровый стык с обработкой каждой из сторон; разделка кромок отсутствует;
• УП - газообразная окись углерода, расплавляемый электрод;
• 6 - величина катета сварочного стыка 6мм;
• Периодическое исполнение с проваренным сплошным участком 50мм в шахматном порядке (Z), шаг 100мм.

Маркировочные знаки условно чертят над (под) полочкой выносной стрелки:

Применяемые вспомогательные знаки

Обозначение сварки (выдержки из нормативной документации) по отличающимся способам операций (ручной электродуговой, аргоновой) сведены в таблицу:

Способы выполнения сварочного шва отражены в ГОСТ:

• А - стыковка посредством автоматики с флюсом при отсутствии подкладки, подушки, без предварительного шва;
• Аф - сварка на автомате с использованием флюса и подущки на его основе;
• ИН - стыковка осуществляется посредством тугоплавкого электрода из вольфрамового сплава в облаке газов без добавления дополнительного материала;
• ИНп - стыковка производится электродом из вольфрама в облаке инертных газов с добавлением добавочного материала;
• ИП - применение расплавляющегося электрода в облаке газов;
• УП - соединение в среде окиси углерода посредством расплавляющегося электрода.

В целом, расшифровывать и читать обозначение сварных швов в документации почти тоже самое, что учиться читать по Азбуке или Букварю. Требуется запомнить регламентирующие документы (ГОСТ) и грамотно расшифровывать обозначения, приведенные на чертежах.

– ваше любимое слово, вам вряд ли кто-нибудь поверит. Но если вы занимаетесь сваркой и претендуете на статус профессионала высокого класса, вам придется это слово если не полюбить, то относиться со всем уважением.

Его нужно не просто уважать, а хорошо разбираться в положенных государственных стандартах, касающихся типологии сварочных способов. Почему? Потому что, если вы работаете с чем-то серьезнее, чем старый тазик на даче, вы обязательно столкнетесь с рабочими чертежами, где будут в огромных количествах значки, буквы и аббревиатуры.

Все верно, без технических спецификаций и стандартных обозначений – никуда. Современные сварочные технологии – это широкий набор самых разных методов со своими требованиями и техническими нюансами. Все они укладываются в несколько стандартов, по которым мы сейчас пройдемся и рассмотрим самым внимательным образом.

Обозначения сварки на чертежах по ГОСТу на первый взгляд выглядят устрашающе. Но если разобраться и запастись оригинальными версиями трех главных ГОСТов по видам и обозначениям , обозначения станут понятными и информативными, а ваша работа точной и профессиональной.

Виды сварных соединений.

Сначала ЕСКД – это Единая Система Конструкторской Документации, если проще – комплекс всевозможных стандартов, согласно которым должны выполняться все современные технические чертежи, в том числе документация по сварочным работам.

В составе этой системы есть несколько стандартов, которые нас интересуют:

1. ГОСТ 2.312-72 под названием «Условные изображения и обозначения швов сварных соединений».
2. ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные», в котором исчерпывающе описаны все возможные виды и обозначения сварных швов.
3. ГОСТ 14771-76 “Швы сварных соединений, сварка в защитных газах”.

Чтобы разобраться с условными обозначениями сварочных способов в инженерных чертежах, нужно разобраться и с их видами. Предлагаем взглянуть на пример обозначения на чертеже:

Выглядит громоздко и устрашающе. Но мы не будем нервничать и не спеша во всем разберемся. В это длинной аббревиатуре есть четкая логика, начнем двигаться по этапам. Разобьем этого монстра на девять составных частей:

Теперь эти же составные элементы по квадратам:

• Квадрат 1 – вспомогательные знаки для обозначения: замкнутая линия или монтажное соединение.
• Квадрат 2 – стандарт, по которому приведены условные обозначения.
• Квадрат 3 – обозначение буквой и цифрой типа соединения с его конструктивными элементами.
• Квадрат 4 – способ сварки согласно стандарту.
• Квадрат 5 – тип и размеры конструктивных элементов по стандарту.
• Квадрат 6 – характеристика в виде длины непрерывного участка.
• Квадрат 7 – характеристика соединения, вспомогательный знак.
• Квадрат 8 – вспомогательный знак для описания соединения или его элементов.

А теперь разберём в деталях каждый элемент нашей длинной аббревиатуры.

В квадрате №1 находится кружок – одна из дополнительных характеристик, символ кругового соединения. Альтернативным символом является флажок, обозначающий монтажный вариант вместо кругового.

Специальная односторонняя стрелка показывает шовную линию. С этой стрелкой связана еще одна специфическая особенность сварочных чертежей. У этой стрелки с односторонним оперением есть симпатичная особенность под названием «полка». Полка играет роль настоящей полки – все условные обозначения могут располагаться на полке, если указано видимое соединение.

Или под полкой, если это шов невидимый и расположен с обратной стороны, т.е. с изнанки. Что считать лицевой стороной, а что изнанкой? Лицевая сторона одностороннего соединения – всегда та, с которой производится работа, это просто. А вот в двустороннем варианте с несимметричными кромками лицевой стороной будет та, где идет сварка основного соединения. А если кромки симметричные лицевой и изнанкой могут любые стороны.

А вот самые популярные вспомогательные знаки, используемые в чертежах со сваркой:

Разбираем квадраты №2 и 3, виды швов по ГОСТам

Вариантами соединений вплотную занимаются два стандарта: уже знакомый нам ГОСТ 14771-76 и знаменитый ГОСТ 5264-80 о .

Чем знаменит второй стандарт: он был написан много лет назад – в 1981 году, и это было сделано так грамотно, что этот документ отлично работает до сих пор.

Пример чертежа сварных швов по ГОСТ.

Виды сварочных соединений следующие:

С – стыковой шов. Свариваемые металлические поверхности соединяются смежными торцами, находятся на одной поверхности или в одной плоскости. Это один из самых распространенных вариантов, так как механические параметры стыковых конструкций очень высокие. Вместе с тем этот способ достаточно сложный с технической точки зрения, он по силам опытным мастерам.

Т – тавровый шов. Поверхность одной металлической заготовки соединяется с торцом другой заготовки. Это самая жесткая конструкция из всех возможных, но за счет этого тавровый способ не любит и не предназначен для нагрузок с изгибаниями.

Н – нахлесточный шов. Свариваемые поверхности параллельно смещены и немного перекрывают друг друга. Способ довольно прочный. Но нагрузки переносит меньше, чем стыковые варианты.

У – угловой шов. Плавление идет по торцам заготовок, поверхности деталей держат под углом друг к другу.

О – особые типы. Если способа нет в ГОСТе, в чертеже обозначается особый тип сварки.

Оба стандарта в рамках ЕКСД хорошо перекликаются друг с другом и справедливо делят ответственность по видам:

Варианты изображения сварных швов на чертежах.

Соединения ручного дугового способа по ГОСТу 5264-80:

• С1 – С40 стыковые
• Т1 – Т9 тавровые
• Н1 – Н2 нахлесточные
• У1 – У10 угловые

Соединения сварки в защитных газах по ГОСТу 14771-76:

• С1 – С27 стыковые
• Т1 – Т10 тавровые
• Н1 – Н4 нахлесточные
• У1 – У10 угловые

В нашей аббревиатуре во втором квадрате указан ГОСТ 14771-76, а в третьем Т3 – тавровый способ без скоса кромок двусторонний, который как раз указан в этом стандарте.

Квадрат №4, способы сварки

Как обозначаются различные виды швов.

Также в стандартах присутствуют обозначения способов сварки, вот примеры самых распространенных из них:

• A – автоматическая под флюсом без подушек и подкладок;
• Aф – автоматическая под флюсом на подушке;
• ИH – в инертном газе вольфрамовым электродом без присадки;
• ИHп – способ в инертном газе с вольфрамовым электродом, но уже с присадкой;
• ИП – способ в инертном газе с плавящимся электродом;
• УП – то же самое, но в углекислом газе.

У нас в квадрате №4 указано обозначение сварки УП – это способ в углекислом газе с плавящимся электродом.

Квадрат №5, размеры шва

Это обязательные размеры шва. Удобнее всего обозначить длину катета, так как речь идет о тавровом варианте с перпендикулярным объединением под прямым углом. Катет определяют в зависимости от предела текучести.

Надо заметить, что, если на чертеже указано соединение стандартных размеров, длина катета не указывается. В нашем чертежном обозначении катет равен 6-ти мм.

Классификация сварных швов.

Дополнительно соединения бывают:

• SS односторонними, для которых дуга или передвигаются с одной стороны.
• BS двусторонними, источник плавления передвигается с обеих сторон.

В дело вступает третий участник нашей чертежно-сварочной тусовки – ГОСТ 2.312-72, как раз посвященный изображениям и обозначениям.

Согласно этому стандарту швы подразделяются на:

• Видимые, которые изображаются сплошной линией.
• Невидимые, обозначаемые на чертежах пунктирной линией.

Теперь вернемся к нашему первоначальному шву. Нам по силам перевести это условное обозначение сварки в простой и понятный для человеческого уха текст:

Двусторонний тавровый шов методом ручной дуговой сварки в защитном углекислом газе с кромками без скосов, прерывистый с шахматным расположением, катет шва 6 мм, длина провариваемого участка 50 мм, шаг 100 мм, выпуклости шва снять после сварки.

Конденсаторная сварка является одним из видов контактной сварки, которую активно используют в промышленности, а также для выполнения сварных операций своими руками в быту.

Технологическая схема операции следующая: в конденсаторах при их зарядке от выпрямителя осуществляется накопление энергии, которая при разряде трансформируется в тепловую энергию.

С помощью этой энергии и осуществляется соединение кромок металлических изделий. Расскажем, как выполнить конденсаторную сварку своими руками: схема и описание технологии.

Конденсаторная своими руками была разработана еще в 30-х годах XX века. Сегодня эта технология активно используется предприятиями промышленности и умельцами с целью выполнения бытовых сварных операций.

Особенно популярна такая технология в цехах ремонта кузовов транспортных средств: в отличие от дугового, при конденсаторном методе создания сварного шва не происходит прожигание и деформация тонких стенок листов кузовных деталей. В последующее время соединенным деталям кузова не нужна дополнительная рихтовка.

Такую технологию применяют в радиоэлектронике для соединения изделий, не паяющихся посредством обычных флюсов или выходящих из строя при перегреве.

Активно применяются аппараты конденсаторной сварки ювелирами при изготовлении и ремонте ювелирных украшений, на предприятиях, выпускающих коммуникационные шкафы, лабораторное, медицинское, пищевое оборудование, при строительстве зданий, мостов, инженерных коммуникаций.

Столь широкое распространение можно объяснить действием ряда факторов:

• простая конструкция сварочного аппарата, который при желании можно собрать своими руками;
• точечная сварка отличается относительно низкой энергоемкостью и малыми нагрузками, создаваемыми на электрическую сеть;
• высокие показатели производительности, что крайне важно при серийном производстве;
• возможность снизить термическое влияние на соединяемые поверхности, что позволяет сваривать детали малых размеров и работать с теми конструкциями, стенки которых чрезмерно тонки и могут деформироваться при обычной сварке.

На заметку! Достоинством технологии конденсаторной сварки является простота ее реализации: даже средний уровень квалификации позволяет мастеру создать качественные сварные швы.

Способ конденсаторной сварки изделия.

Правила осуществления сварных операций с помощью энергии конденсаторов регламентируются ГОСТ. Принцип технологии основывается на трансформации энергии электрического заряда, накопленного на конденсаторах, в тепловую энергию.

При соприкосновении электродов происходит разряд и образуется электрическая дуга краткого действия. За счёт выделяемого ею тепла кромки соединяемых деталей из металла плавятся, образуя сварной шов.

При конденсаторной сварке ток подается на сварной электрод в виде кратковременного импульса высокой мощности, который получается за счет монтажа в оборудование конденсаторов большой емкости.

В случае использования контактной сварки ток непрерывен. В этом заключается основное отличие этих видов выполнения сварных операций.

В итоге, мастер может достичь высоких показателей двух важных параметров:

• на термический нагрев соединяемых деталей требуется гораздо меньше времени, что особенно ценно для производителей электронных компонентов;
• ток, используемый для соединения деталей, обладает высокой мощностью, поэтому и сами сварные швы получаются более качественными.

В процессе сварных операций для крепления элементов и узлов разных изделий могут потребоваться разные по разновидности и назначению шпильки.

Достоинством конденсаторной сварки является возможность уменьшить площадь термического воздействия, снизить напряжение и свести к нулю риск деформации поверхностей ввиду высокой плотности энергии и кратковременности сварного импульса. Технология позволяет работать с цветными металлами с малой толщиной.

Также отметим, что огромным плюсом конденсаторного сварного аппарата является его компактность. Для применения такой технологии на практике не потребуется мощный источник питания, устройство можно заряжать между переносом электрода к следующей точке.

Выполняем конденсаторную сварку своими руками

Контактная сварка применяется сварщиками, поэтому купить заводской аппарат для ее выполнения несложно.

Модели, в отличие от агрегатов для точечной сварки, отличаются простой конструкцией, несложным управлением и стоят недорого, но многие умельцы все же принимают решение, собрать сварной аппарат конденсаторного типа своими руками. Это позволяет сэкономить деньги, реализовать собственный талант.

Температура сварки различных материалов.

Выполнения данного задания требует от мастера следующего:

• найти в интернете нужную схему и подробное описание конструкционных особенностей агрегата;
• уяснить механизм работы устройства;
• подобрать актуальные материалы и приспособления: шпильки приварные, сварные электроды и т.п.

Механизм функционирования аппарата для конденсаторной сварки:

• ток направляется через первичную обмотку питающего трансформатора, выпрямитель, представленный диодным мостом;
• на диагонали моста осуществляется подача управляющего сигнала тиристора с кнопкой запуска;
• в цепи тиристора вставлен конденсатор для накопления сварного импульса, который также нужно подключить к диагонали выпрямителя и первичной обмотке трансформаторной катушки.

Соединение участков металлических конструкций осуществляется при сильном электрическом влиянии, накопленном в двухполюсниках, а сам процесс делится на три категории:

1. Контактная сварка.
   Предполагает плотное прижатие заготовок друг к другу с последующим соприкосновением электродов к данному месту. Энергия, подающаяся на ограниченное пространство настолько велика, что это приводит к быстрому расплавлению и дальнейшему прикреплению кромок деталей.
2. Ударная технология.
   Также предполагает соединение отдельных деталей из металла в единую конструкцию, но электричество подается к месту сваривания в виде кратковременного удара. Такая технология позволяет уменьшить продолжительность сварной операции до 1,5 м/с;
3. Точечная техника.
   При использовании такого вида сварки потребуется два медных контакта, касающиеся объекта с двух граней. В результате изделия скрепляются в точке прикосновения к электроду.

При необходимости навесить на тонколистовую металлическую конструкцию приборы, фиксируемые гайками, можно воспользоваться той же конденсаторной сваркой.

С ее помощью на стенку конструкции приваривается специальная шпилька для конденсаторной сварки, а уже на нее фиксируют прибор. Шпильку помещают напротив основного металла и настраивают оборудование для выполнения операции приварки.

Дуга плавит основание шпильки и соответствующую ему площадь основного металла, после чего изделие вводят в сварную ванну и фиксируют на поверхности до тех пор, пока металлы не остынут. На выполнение такого потребуются миллисекунды, но он будет надежен и долговечен.

Схема при конденсаторной сварке

Схема конденсаторной сварки.

Конденсаторная точечная сварка своими руками легко выполняется даже малоопытным сварщиком.

Ее основа ‒ электрическая схема с применением конденсаторов:

1. Первичная обмотка проводится через выпрямитель, представленный .
   Затем она подключается к источнику напряжения.
2. Тиристор подает сигнал на мостовую диагональ и управляется кнопкой запуска.
   Конденсатор подключается к сети тиристора, диодному мосту и выводится на первичную обмотку.
3. Зарядить конденсатор можно путем, включения вспомогательной цепи с выпрямителем и трансформатором.

Конденсаторная сварка аккумуляторов своими руками осуществляется в следующей последовательности действий со стороны мастера:

• нажатие пусковой кнопки, запускающей временное реле;
• включение трансформатора при помощи тиристоров, после реле отключается;
• использование резистора с целью определения длительности импульса.

Требования к конденсаторной сварке

Сварные конденсаторы применяются в промышленном масштабе и в условиях небольших мастерских. В любом варианте нельзя нарушать технологию сварки для аккумуляторов своими руками, иначе сварные швы получаться низкокачественными.

Электрическая схема конденсаторной сварки.

Соблюдение следующих условий позволит получить действительно качественный результат работы:

• обеспечьте подачу кратковременного импульса в течение временного промежутка до 0,1 с, а также последующее накопление энергозаряда от источника питания для нового импульса за максимально краткое время;
• позаботьтесь о хорошем контакте свариваемых деталей путем достаточного давления электрода на детали в момент подачи сварочного импульса;
• разжимание электродов производите с задержкой, дабы расплав остывал под давлением и улучшался режим кристаллизации металла сварного шва;
• диаметр точки, образуемой на металле от контакта с электродом, должен быть крупнее, нежели самая тонкая свариваемая заготовка в 2 раза;
• тщательно очистите поверхность свариваемых заготовок перед сваркой, дабы окисные пленки и ржавчина не спровоцировали существенное сопротивление для тока.

На заметку! Наиболее удачный вариант электродов для конденсаторной сварки – это омедненная проволока.

Конденсаторную точечную сварку осуществлять своими руками можно только при условии сборки агрегата с минимум двумя блоками: источником сварного импульса и сварочного блока. Также крайне важно предусмотреть возможность регулировки режима сварки и защиты.

Особенно важно придерживаться правил безопасной со сварным аппаратом, которые предполагают следующие пункты:

• для защиты глаз от искр от сварного аппарата надевают специальную маску;
• обезопасить кожу рук от ожога помогут перчатки, а тело – специальный защитный комбинезон;
• на ноги сварщика надевают ботинки с подошвой из плотного материала, не позволяющего повредить пальцы и ступню при работе.

Конструкции контактного блока

Контактный блок конденсаторной сварки ответственен за фиксацию и перемещение сварных . В большинстве случаев фиксация обоих стержней осуществляется вручную.

Схема конденсаторной сварки ударного типа.

Более качественный вариант обеспечивает надежную фиксацию нижнего стержня, но оставляет подвижным верхний стержень. В данном случае верхний медный прут закрепляется так, чтобы он свободно двигался в вертикальной плоскости. А нижний ‒ оставляют в неподвижном состоянии.

Также на верхней части монтируют регулятор винтового образца, позволяющий создавать дополнительное давление. Главное, чтобы верхняя площадка и основание энергоблока имели хорошую изоляцию друг от друга. Некоторые модели сверху оснащены фонарем, что делает работу более комфортной.

При конструировании конденсаторной сварки своими руками потребуется иметь следующие детали:

• конденсатор, емкостью 1000-2000 мкФ, мощностью 10 В, напряжением 15;
• трансформатор требуемого размера ‒ 7 см, произведенный из сердечника типа Ш40;
• первичная обмотка, сделанная из трехсот слоев провода с диаметром 8 мм;
• вторичная обмотка из десяти обмоток медной шины;
• пусковик серии МТТ4К, включающий параллельные тиристоры, диоды и резистор.

На заметку! Если работа потребует соединения заготовок до 0,5 см, понадобится применить дополнительные коррективы в схему конструкции.

Особенности работы самодельного агрегата

Осуществить ударную конденсаторную сварку можно с помощью специального аппарата заводского производства, который продается в специализированных магазинах. Однако, вполне реально изготовить сварку конденсаторного типа самостоятельно в условиях маленькой мастерской.

Изготовленные своими силами агрегаты демонстрируют высокие эксплуатационные параметры и в работе не уступают заводским моделям.

Самодельный аппарат конденсаторной сварки.

Перед работой самодельному аппарату для сварки, использующему энергию конденсаторов, задают основные параметры функционирования:

• напряжение в зоне металлоизделий;
• вид и сила тока;
• длительность действия сварного импульса;
• число и размеры сварной проволоки, применяемой в работе.

Платы управления, присутствующие в конструкции и заводских, и самодельных сварочных агрегатов, предоставляют мастеру возможность привести поступающее напряжение и постоянную величину тока к стабильному значению. Самодельный агрегат важно оснастить переключателем для выполнения сварки электродами без особенных трудностей.

Самодельные агрегаты, как и заводские модели, долговечны, просты в использовании, если при их конструировании придерживаться схемы, технологических требований и норм безопасности.

А технические параметры изготовленной своими силами модели должны соответствовать характеристикам заводских конструкций. Тогда аппарат позволит даже малоопытному сварщику выполнять надежные и долговечные сварные швы методом конденсаторной сварки.

Но не стоит забывать, что весомая доля успеха при выполнении сварочных операций зависит от тщательности подготовительных работ. Обязательно позаботьтесь о том, чтобы свариваемые поверхности не имели загрязнений, слоя пыли, ржавчины перед началом работы.

Такие дефекты могут свести на нет усилия сварщика, став преградой для качественного соединения расплавленных кромок изделий.

Подведем итоги

Конденсаторная сварка актуальна при необходимости соединить детали из цветных металлов в единую конструкцию.

Технология имеет ряд достоинств, среди которых особенно ценна возможность уменьшить площадь термовоздействия, снизить напряжение и устранить риск деформации металлоповерхностей. Аппараты для конденсаторной сварки просты в использовании и легко собираются своими руками, что позволяет сэкономить.

1. Физические основы сварки

Сварка - это технологический процесс получения неразъёмного соединения материалов за счёт образования атомной связи. Процесс создания сварного соединения протекает в две стадии.

На первой стадии необходимо сблизить поверхности свариваемых материалов на расстояние действия сил межатомного взаимодействия (около 3 А). Обычные металлы при комнатной температуре не соединяются при сжатии даже значительными усилиями. Соединению материалов мешает их твердость, при их сближении действительный контакт происходит лишь в немногих точках, как бы тщательно они не были обработаны. На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности - окислы, жировые пленки и пр., а также слои абсорбированных примесных атомов. Ввиду указанных причин выполнить условие хорошего контакта в обычных условиях невозможно. Поэтому образование физического контакта между соединяемыми кромками по всей поверхности достигается либо за счёт расплавления материала, либо в результате пластических деформаций, возникающих в результате прикладываемого давления. На второй стадии осуществляется электронное взаимодействие между атомами соединяемых поверхностей. В результате поверхность раздела между деталями исчезает и образуется либо атомная металлическая связи (свариваются металлы), либо ковалентная или ионная связи (при сварке диэлектриков или полупроводников). Исходя из физической сущности процесса образования сварного соединения различают три класса сварки: сварка плавлением, сварка давлением и термомеханическая сварка (рис. 1.25).

Рис. 1.25.

К сварке плавлением относятся виды сварки, осуществляемой плавлением без приложенного давления. Основными источниками теплоты при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и «джоулево тепло». В этом случае расплавы соединяемых металлов объединяются в общую сварочную ванну, а при охлаждении происходит кристаллизация расплава в литой сварочный шов.

При термомеханической сварке используется тепловая энергия и давление. Объединение соединяемых частей в монолитное целое осуществляется за счет приложения механических нагрузок, а подогрев заготовок обеспечивает нужную пластичность материала.

К сварке давлением относятся операции, осуществляемые при приложении механической энергии в виде давления. В результате металл деформируется и начинает течь, подобно жидкости. Металл перемещается вдоль поверхности раздела, унося с собой загрязненный слой. Таким образом, в непосредственное соприкосновение вступают свежие слои материала, которые и вступают в химическое взаимодействие.

2. Основные виды сварки

Ручная электродуговая сварка. Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важнейшим видом сварки металлов. Источником тепла в данном случае служит электрическая дуга между двумя электродами, одним из которых является свариваемые заготовки. Электрическая дуга является мощным разрядом в газовой среде. 

Процесс зажигания дуги состоит из трех стадий: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на 3-5 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание производится с целью разогрева электрода (катода) до температуры интенсивной экзо- эмиссии электронов.

На второй стадии эмитированные электродом электроны ускоряются в электрическом поле и вызывают ионизацию газового промежутка «катод-анод», что приводит к возникновению устойчивого дугового разряда. Электрическая дуга является концентрированным источником тепла с температурой до 6000 оС. Сварочные токи достигают 2-3 кА при напряжении дуги (10-50) В. Наиболее часто применяется дуговая сварка покрытым электродом. Это ручная дуговая сварка электродом, покрытым соответствующим составом, имеющим следующее назначение:

1. Газовая и шлаковая защита расплава от окружающей атмосферы.

2. Легирование материала шва необходимыми элементами.

В состав покрытий входят вещества: шлакообразующие - для защиты расплава оболочкой (окислы, полевые шпаты, мрамор, мел); образующие газы СО2, СН4, ССl4; легирующие - для улучшения свойств шва (феррованадий, феррохром, ферротитан, алюминий и др.); раскислители - для устранения окислов железа (Ti, Mn, Al, Si и др.) Пример реакции раскисления : Fe2O3+Al = Al2O3+Fe.

Рис. 1.26. : 1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - флюсовая корочка, 4 - газовая защита, 5 - электрод, 6 - покрытие электрода, 7 - сварная ванна

Рис. 1.26 иллюстрирует сварку покрытым электродом. По указанной выше схеме между деталями (1) и электродом (6) зажигается сварочная дуга. Обмазка (5) при расплавлении защищает сварочный шов от окисления, улучшает его свойства путем легирования. Под действием температуры дуги электрод и материал заготовки плавятся, образуя сварную ванну (7), которая в дальнейшем кристаллизуется в сварной шов (2), сверху последний покрывается флюсовой корочкой (3), предназначенной для защиты шва. Для получения качественного шва сварщик располагает электрод под углом (15-20)0 и перемещает его по мере расплавления вниз для сохранения постоянной длины дуги (3-5) мм и вдоль оси шва для заполнения разделки шва металлом. При этом обычно концом электрода совершают поперечные колебательные движения для получения валиков требуемой ширины.

Автоматическая сварка под флюсом.

Широко применяют автоматическую сварку плавящимся электродом под слоем флюса. Флюс насыпается на изделие слоем толщиной (50-60) мм, в результате чего дуга горит не в воздухе, а в газовом пузыре, находящемся под расплавленном при сварке флюсом и изолированным от непосредственного контакта с воздухом. Этого достаточно для устранения разбрызгивания жидкого металла и нарушения формы шва даже при больших токах. При сварке под слоем флюса обычно применяют силу тока до (1000-1200) А, что при открытой дуге невозможно. Таким образом, пари сварке под слоем флюса можно повысить сварочный ток в 4-8 раз по сравнению со сваркой открытой дугой, сохранив при этом хорошее качество сварки при высокой производительности. При сварке под флюсом металл шва образуется за счет расплавления основного металла (около2/3) и лишь примерно 1/3 за счет электродного металла. Дуга под слоем флюса более устойчива, чем при открытой дуге. Сварка под слоем флюса производится голой электродной проволокой, которая с катушки подается в зону горения дуги сварочной головкой автомата, перемещаемой вдоль шва. Впереди головки по трубе в разделку шва поступает зернистый флюс, который, расплавляясь в процессе сварки, равномерно покрывает шов, образуя твердую корочку шлака.

Таким образом, автоматическая сварка под слоем флюса отличается от ручной сварки по следующим показателям: стабильное качество шва, производительность в (4-8) раз больше, чем при ручной сварке, толщина слоя флюса - (50-60) мм, сила тока - (1000-1200) А, оптимальная длина дуги поддерживается автоматически, шов состоит на 2/3 из основного металла и на 1/3 дуга горит в газовом пузыре, что обеспечивает отличное качество сварки.

Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка является принципиально новым видом процесса соединения металлов, изобретенном и разработанным в ИЭС им. Патона. Свариваемые детали покрываются шлаком, нагреваемом до температуры, превышающей температуру плавления основного металла и электродной проволоки.

На первой стадии процесс идет так же, как и при дуговой сварке под флюсом. После образования ванны из жидкого шлака горение дуги прекращается и оплавление кромок изделия происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через расплав. Электрошлаковая сварка позволяет сваривать большие толщи металла за один проход, обеспечивает большую производительность, высокое качество шва. 

Рис. 1.27. :

1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - расплавленный шлак, 4 - ползуны, 5 - электрод

Схема электрошлаковой сварки показана на рис. 1.27. Сварку ведут при вертикальном расположении деталей (1), кромки которых так же вертикальны или имеют наклон не более 30 o к вертикали. Между свариваемыми деталями устанавливают небольшой зазор, куда насыпают порошок шлака. В начальный момент зажигается дуга между электродом (5) и металлической планкой, устанавливаемой снизу. Дуга расплавляет флюс, который заполняет пространство между кромками свариваемых деталей и медными формующими ползунами (4), охлаждаемыми водой. Таким образом, из расплавленного флюса возникает шлаковая ванна (3), после чего дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. В этот момент электродуговая плавка переходит в электрошлаковый процесс. При прохождении тока через расплавленный шлак выделяется джоулево тепло. Шлаковая ванна нагревается до температур (1600-1700) 0С, превышающих температуру плавления основного и электродного металлов. Шлак расплавляет кромки свариваемых деталей и погруженный в шлаковую ванну электрод. Расплавленный металл стекает на дно шлаковой ванны, где и образует сварочную ванну. Шлаковая ванна надежно защищает сварочную ванну от окружающей атмосферы. После удаления источника тепла, металл сварочной ванны кристаллизуется. Сформированный шов покрыт шлаковой коркой, толщина которой достигает 2 мм.

Повышению качества шва при электрошлаковой сварке способствует ряд процессов. В заключение отметим основные преимущества электрошлаковой сварки.

Газовые пузыри, шлак и легкие примеси удаляются из зоны сварки по причине вертикального расположения сварного устройства.

Большая плотность сварного шва.

Сварной шов менее подвержен трещинообразованию.

Производительность электрошлаковой сварки при больших толщинах материалов почти в 20 раз превышает аналогичный показатель автоматической сварки под флюсом.

Можно получать швы сложной конфигурации. 

Этот вид сварки наиболее эффективен при соединении крупногабаритных деталей типа корпусов кораблей, мостов, прокатных станов и пр.

Электронно-лучевая сварка.

Источником тепла является мощный пучок электронов с энергией в десятки килоэлектронвольт. Быстрые электроны, внедряясь в заготовку, передают свою энергию электронам и атомам вещества, вызывая интенсивный разогрев свариваемого материала до температуры плавления. Процесс сварки осуществляется в вакууме, что обеспечивает высокое качество шва. Ввиду того что электронный луч можно сфокусировать до очень малых размеров (менее микрона в диаметре), данная технология является монопольной при сварке микродеталей.

Плазменная сварка.

При плазменной сварке источником энергии для нагрева материала служит плазма - ионизованный газ. Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электрических полей. В электрическом поле электроны и ионы ускоряются, то есть увеличивают свою энергию, а это эквивалентно нагреванию плазмы вплоть до 20-30 тыс. градусов. Для сварки используются дуговые и высокочастотные плазмотроны (см. рис. 1.17 - 1.19). Для сварки металлов, как правило используют плазмотроны прямого действия, а для сварки диэлектриков и полупроводников применяются плазмотроны косвенного действия. Высокочастотные плазмотроны (рис. 1.19) так же применяются для сварки. В камере плазмотрона газ разогревается вихревыми токами, создаваемыми высокочастотными токами индуктора. Здесь нет электродов, поэтому плазма отличается высокой чистотой. Факел такой плазмы может эффективно использоваться в сварочном производстве.

Диффузионная сварка.

Способ основан на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов при высоком вакууме. Высокая диффузионная способность атомов обеспечивается нагревом материала до температуры, близкой к температуре плавления. Отсутствие воздуха в камере предотвращает образование оксидной пленки, которая смогла бы препятствовать диффузии. Надежный контакт между свариваемыми поверхностями обеспечивается механической обработкой до высокого класса чистоты. Сжимающее усилие, необходимое для увеличения площади действительного контакта, составляет (10-20) МПа.

Технология диффузионной сварки состоит в следующем. Свариваемые заготовки помещают в вакуумную камеру и сдавливают небольшим усилием. Затем заготовки нагревают током и выдерживают некоторое время при заданной температуре. Диффузионную сварку применяют для соединения плохо совместимых материалов: сталь с чугуном, титаном, вольфрамом, керамикой и др.

Контактная электрическая сварка.

При электрической контактной сварке, или сварке сопротивлением, нагрев осуществляется пропусканием электрического тока достаточной иглы через место сварки. Детали, нагретые электрическим током до плавления или пластического состояния, механически сдавливают или осаживают, что обеспечивает химическое взаимодействие атомов металла. Таким образом, контактная сварка относится к группе сварки давлением. Контактная сварка является одним из высокопроизводительных способов сварки, она легко поддается автоматизации и механизации, вследствие чего широко применяется в машиностроении и строительстве. По форме выполняемых соединений различают три вида контактной сварки: стыковую, роликовую (шовную) и точечную.

Стыковая контактная сварка.

Это вид контактной сварки, при которой соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов. Детали зажимают в электродах-губках, затем прижимают друг к другу соединяемыми поверхностями и пропускают сварочный ток. Стыковой сваркой соединяют проволоку, стержни, трубы, полосы, рельсы, цепи и др. детали по всей площади их торцов. Существует два способа стыковой сварки:

Сопротивлением: в стыке происходит пластическая деформация и соединение образуется без расплавления металла (температура стыков 0,8-0,9 от температуры плавления).

Оплавлением: детали соприкасаются в начале по отдельным небольшим контактным точкам, через которые проходит ток высокой плотности, вызывающий оплавление деталей. В результате оплавления на торце образуется слой жидкого металла, который при осадке вместе с загрязнениями и окисными плёнками выдавливается из стыка.

Таблица 1.4

Параметры машин для стыковой сварки

Тип машин	W,(кВА)	U раб,(В)	Сварок в час.	F,(кН)

Обозначения столбцов: W - мощность машины, Uраб - рабочее напряжение, производительность, F - усилие сжатия свариваемых деталей, S - площадь свариваемой поверхности.

Температура нагрева и сжимающее давление при стыковой сварке взаимосвязаны. Как следует из рис. 1.28, усилие F значительно уменьшается с ростом температуры нагрева заготовок при сварке.

Шовная контактная сварка.

Разновидность контактной сварки, при которой соединение элементов выполняется внахлёстку вращающимися дисковыми электродами в виде непрерывного или прерывистого шва. При шовной сварке образование непрерывного соединения (шва) происходит последовательным перекрытием точек друг за другом, для получения герметичного шва точки перекрывают друг друга не менее чем на половину их диаметра. На практике применяется шовная сварка:

Непрерывная;

Прерывистая с непрерывным вращением роликов;

Прерывистая с периодическим вращением.

Рис. 1.28.

Шовная сварка применяется в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Осуществляется на переменном токе силой (2000-5000) А. Диаметр роликов равен (40-350) мм, усилие сжатия свариваемых деталей достигает 0,6 т, скорость сварки составляет (0,53,5) м/мин.

Точечная контактная сварка.

При точечной сварке соединяемые детали обычно располагаются между двумя электродами. Под действием нажимного механизма электроды плотно сжимают свариваемые детали, после чего включается ток. За счёт прохождения тока свариваемые детали быстро нагреваются до температуры сварки. Диаметр расплавленного ядра определяет диаметр сварной точки, обычно равный диаметру контактной поверхности электрода.

В зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым деталям точечная сварка может быть двусторонней и односторонней.

При точечной сварке деталей разной толщины образующееся несимметричное ядро смещается в сторону более толстой детали и при большом различии в толщине не захватывает тонкой детали. Поэтому применяют различные технологические приёмы, обеспечивающие смещение ядра к стыкуемым поверхностям, усиливают нагрев тонкого листа за счёт накладок, создают рельеф на тонком листе, применяют более массивные электроды со стороны толстой детали и др.

Разновидностью точечной сварки является рельефная сварка, когда первоначальный контакт деталей происходит по заранее подготовленным выступам (рельефам). Ток, проходя через место касания всех рельефов с нижней деталью, нагревает их и частично расплавляет. Под давлением рельефы деформируются, и верхняя деталь становится плоской. Этот способ применяют для сварки деталей небольших размеров. В табл. 1.5 приведены характеристики машин для точечной сварки.

Таблица 1.5

Характеристики машин для точечной сварки

Тип машины	W,(кВА)	U раб,(В)	D,(мм)	F,(кН)	Сварок в час

Обозначения столбцов: W - мощность машины, ираб - рабочее напряжение, D - диаметр электрода, F - усилие сжатия свариваемых деталей, сварок в час - производительность.

Точечная конденсаторная сварка.

Одним из распространенных видов контактной сварки является конденсаторная сварка или сварка запасённой энергией, накопленной в электрических конденсаторах. Энергия в конденсаторах накапливается при их зарядке от источника постоянного напряжения (генератора или выпрямителя), а затем в процессе разрядки преобразуется в теплоту, используемую для сварки. Накопленную в конденсаторах энергию можно регулировать изменением ёмкости конденсатора (С) и напряжения зарядки (U). 

Существует два вида конденсаторной сварки:

Бестрансформаторная (конденсаторы разряжаются непосредственно на свариваемые детали);

Трансформаторная (конденсатор разряжается на первичную обмотку сварочного трансформатора, во вторичной цепи которого находятся предварительно сжатые свариваемые детали).

Принципиальная схема конденсаторной сварки приведена на рис. 1.29.

Рис. 1.29. : Тр - повышающий трансформатор, В - выпрямитель, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - сопротивление свариваемых деталей, К - ключ- переключатель

В положении переключателя 1 конденсатор заряжается до напряжения U0. При переводе переключателя в поз. 2 конденсатор разряжается через контактное сопротивление свариваемых деталей. При этом возникает мощный импульс тока.

Напряжение с конденсатора подается на заготовку через точечные контакты площадью ~ 2 мм. Возникающий при этом импульс тока в соответствии с законом Джоуля-Ленца разогревает область контакта до рабочей температуры сварки. Для обеспечения надежного прижимания свариваемых поверхностей через точечные электроды на детали передается механическое напряжение порядка 100 МПа.

Основное применение конденсаторной сварки состоит в соединении металлов и сплавов малых толщин. Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность.

Для определения эффективности сварки оценим максимальную температуру в области контакта свариваемых деталей (Тmax).

Ввиду того что длительность импульса разрядного тока не превышает 10 -6 с, расчет проведен в адиабатическом приближении, то есть пренебрегая теплоотводом из области протекания тока. 

Принцип контактного нагрева деталей представлен на рис. 1.30.

Рис. 1.30.: 1 - свариваемые детали толщиной d = 5*10 -2 см, 2 - электроды площадью S= 3*10 -2 см, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - контактное сопротивление

Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность, которая составляет (0,1-0,2) кВА. Продолжительность импульса сварочного тока - тысячные доли секунды. Диапазон свариваемых толщин металла находится в пределах от 0,005 мм до 1 мм. Конденсаторная сварка позволяет успешно соединять металлы малых толщин, мелкие детали и микродетали, плохо различимые невооруженным глазом и требующие при сборке применения оптических приборов. Этот прогрессивный способ сварки нашел применение в производстве электроизмерительных приборов и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов и т.д.

Холодная сварка .

Соединение заготовок при холодной сварке осуществляется путем пластического деформирования при комнатной и даже при отрицательных температурах. Образование неразъемного соединения происходит в результате возникновения металлической связи при сближении соприкосающихся поверхностей до расстояния, при котором возможно действие межатомных сил, причем в результате большого усилия сжатия пленка окислов разрывается и образуются чистые поверхности металлов. 

Свариваемые поверхности должны быть тщательно очищены от адсорбированных примесей и жировых пленок. Холодной сваркой могут быть выполнены точечные, шовные и стыковые соединения.

На рис. 1.31 представлен процесс холодной точечной сварки. Листы металла (1) с тщательно зачищенной поверхностью в месте сварки помещают между пуансонами (2), имеющими выступы (3). Пуансона сжимают с некоторым усилием Р, выступы (3) вдавливаются в металл на всю их высоту, пока опорные поверхности (4) пуансонов не упрутся в наружную поверхность свариваемых заготовок.

Рис. 1.31.

Холодной сваркой выполняют соединения проволок, шин, труб внахлест и встык. Давление выбирают в зависимости от состава и толщины свариваемого материала, в среднем оно составляет (1-3) ГПа.

Индукционная сварка.

Этим способом преимущественно сваривают продольные швы труб в процессе их изготовления на непрерывных станах и наплавляют твердые сплавы на стальные основания при изготовлении резцов, буровых долот и другого инструмента.

При этом способе металл нагревается пропусканием через него токов высокой частоты и сдавливается. Индукционная сварка удобна тем, что она бесконтактна, токи высокой частоты локализуются вблизи поверхности нагреваемых заготовок. Подобные установки работают следующим образом. Ток высокочастотного генератора подводится к индуктору, который индуцирует вихревые токи в заготовке, и труба разогревается. Станы подобного типа успешно применяют для изготовления труб диаметром (12-60) мм со скоростью до 50 м/мин. Питание током производится от ламповых генераторов мощностью до 260 кВт при частоте 440 кГц и 880 кГц. Изготавливаются так же трубы больших диаметров (325 мм и 426 мм) с толщиной стенки (7-8)мм, со скоростью сварки до (30-40) м/мин.

Особенности сварки различных металлов и сплавов

Под свариваемостью понимают способность металлов и сплавов образовывать соединение с теми же свойствами, что и свариваемые металлы, и не иметь дефектов в виде трещин пор, каверн и неметаллических включений.

При сварке почти всегда возникают остаточные сварочные напряжения (как правило, растягивающие в шве и сжимающие в основном металле). Для стабилизации свойств соединения необходимо снизить эти напряжения.

Сварка углеродистых сталей.

Электродуговая сварка углеродистых и легированных сталей ведется электродными материалами, обеспечивающими необходимые механические свойства. Основная трудность при этом заключается в закалке околошовной зоны и в образовании трещин. Для предупреждения образования трещин рекомендуется:

1) производить подогрев изделий до температур (100-300) 0С;

2) заменять однослойную сварку многослойной;

3) применять электроды с покрытием (сварку ведут на постоянном токе обратной полярности);

4) производить отпуск изделия после сварки до температуры 300 0С.

Сварка высокохромистых сталей.

Высокохромистые стали, содержащие (12-28) % Cr, обладают нержавеющими и жаропрочными свойствами. В зависимости от содержания хрома и углерода высокохромистые стали по структуре делятся на ферритовые, ферритно- мартенситные и мартенситные.

Трудности при сварке ферритовых сталей связаны с тем, что в процессе охлаждения в области 1000 0С возможно выпадение на границах зерен карбида хрома. Это снижает коррозионную стойкость стали. Для предотвращения указанных явлений необходимо:

1) применять пониженные значения тока с целью обеспечения больших скоростей охлаждения при сварки;

2) вводить в сталь сильные карбидообразователи (Ti,Cr, Zr, V);

3) производить отжиг после сварки при 900 0С для выравнивания содержания хрома в зернах и на границах.

Феррито-мартенситные и мартенситные стали рекомендуется сваривать с подогревом до (200-300) 0С.

Сварка чугуна.

Сварка чугуна производится с подогревом до (400-600) 0С. Сварку ведут чугунными электродами диаметром (8-25) мм. Хорошие результаты дает диффузионная сварка чугуна с чугуном и чугуна со сталью.

Сварка меди и ее сплавов.

На свариваемость меди негативное влияние оказывают примеси кислорода, водорода, свинца. Наиболее распространена газовая сварка. Перспективна дуговая сварка угольными и металлическими электродами.

Сварка алюминия.

Сварке препятствует оксидная пленка Al2O3. Только применение флюсов (NaCl, RCl, LiF) позволяет растворить оксид алюминия и обеспечить нормальное формирование сварного шва. Хорошо сваривается алюминий диффузионной сваркой.