Дуговая и точечная сварка: обзор видов

Что такое электросварка и её виды

Электрический ток даёт возможность нагревать любые вещества. В обычных условиях окружающей среды может быть достигнута температура, когда твёрдое вещество либо расплавится, либо начнёт гореть, то есть окисляться. Если при этом в контакте находятся два или более веществ, которые прочно соединяются друг с другом за время существования электрического тока, нагревающего их, они оказываются приваренными друг другу. Процесс соединения тех или иных объектов с использованием тока, протекающего через эти объекты, называется электросваркой.

Она может быть:

• дуговая;
• точечная.

Электрический ток обеспечивает и другие виды сварки, такие как

• индукционная;
• сверхвысокочастотная;
• лазерная.

Но при этом создаётся электромагнитное излучение определённой частоты, нагревающее только те предметы, на которые это излучение воздействует из-за их природы. Таким способом можно нагревать и сваривать даже те вещества, которые не проводят ток.

Каждому виду электросварки соответствует определённый тип оборудования.

Дуговая электросварка

Дуговая разновидность наиболее широко распространена при сварке деталей из металлов, нагреваемых с помощью вольтовой дуги. Наиболее часто этот вид используется по швам. Для возникновения и существования вольтовой дуги необходимы определённые условия, которые обеспечиваются сварщиком и оборудованием. Оборудование для такой сварки включает два контакта и источник электропитания.

Один контакт это специальный сменный электрод, а другой – надёжный зажимной контакт. Сменный электрод сделан из специального сплава и покрыт специальным флюсом. К тому же электроды имеют различную толщину, которая прямо пропорциональна мощности дуги. Зажимной контакт закрепляется так, чтобы надёжный контакт получился хотя бы на одной из деталей.

Процесс дуговой электросварки начинается с того, что сварщик делает короткое замыкание на шве, прикасаясь к нему. Затем он плавно приподнимает электрод над швом. При этом за электродом тянется вольтова дуга, которая может существовать при определённой мощности источника питания и расстоянии между ними. Дуга расплавляет электрод и края шва. Расплавленный электрод заполняет пространство шва в месте расположения дуги, а флюс создаёт наилучшие условия для сцепления оплавленного шва с материалом электрода.

Классическим сварочным аппаратом для дуговой сварки является сварочный трансформатор. Он не только понижает напряжения и обеспечивает безопасность сварщика гальванической развязкой от сети, но при этом ограничивает потребляемый от сети ток и в определённых пределах позволяет регулировать мощность дуги. Для этого с помощью подвижного сердечника и витками вторичной обмотки меняются величины индуктивности трансформатора.

Также он отличается очень большой надёжностью и долговечностью. Но уже при минимальных мощностях его вес настолько велик, что ограничивает возможности сварки. Из-за больших величин токов провода, соединяющие электрод и зажим имеют ограниченную длину. А у сварщика не всегда хватает сил для перемещения этого трансформатора. К тому же переменный ток, который питает дугу, не способствует качественной сварке.

По мере развития электроники появились мощные полупроводниковые приборы, которые позволили создать высокочастотные трансформаторные генераторы с мощностью достаточной для сварки. Это так называемые инверторные сварочные аппараты. Поскольку увеличение частоты намагничивающего тока позволяет в разы уменьшить габариты и вес трансформатора, новые аппараты стали небольшими и лёгкими. К тому же высокочастотный выпрямленный ток существенно улучшает качество сварного шва.

Для промышленных целей, например при постройке трубопроводов, судов, и прочих крупных объектов применяются специальные автоматизированные и роботизированные  аппараты. Дуга уже при небольшой мощности излучает широкий спектр электромагнитного излучения. Это излучение оказывает вредное воздействие на человека, особенно на зрение и кожу. Поэтому сварщик должен работать в специальном защитном костюме и маске, которые полностью закрывают его от света дуги.

• Пренебрежительное отношение к применению средств защиты при выполнении электросварки может привести к утрате зрения и сильным ожогам не только от капель металла, но и от излучения дуги.

Детали из некоторых металлов и сплавов могут быть скреплены электросваркой только в специальной газовой среде. Это так называемая аргоновая сварка, которая применяется для деталей из нержавеющей стали и специальных сплавов. Для выполнения таких работ используются соответствующие камеры, заполненные газовой смесью определённого состава. Сварщики работают в них с системами автономного обеспечения дыхания и под наблюдением.

 Точечная электросварка

Некоторые металлические детали, особенно с малой толщиной, и те, которые не требуют сварных швов, не могут быть скреплены с помощью дуговой электросварки. Вольтова дуга либо оставит грубый след на такой детали, либо повредит её из-за малой толщины. В таких случаях применяются специальные аппараты для точечной сварки, которые содержат два электрода сжимающие скрепляемые детали и мощный разрядный источник питания.

В источнике питания содержится конденсаторная батарея. Эта батарея разряжается через электроды либо напрямую, либо через специальный трансформатор и вызывает моментальный нагрев в месте контакта электродов и скрепляемых деталей. Сопротивление электрическому току, создаваемое скрепляемыми деталями, невелико. Но оно существенно больше, чем сопротивление проводов и электродов. Поэтому в месте точечной сварки происходит нагрев, который лавинообразно нарастает из-за увеличения сопротивления, обусловленного нагревом.

Процесс протекает очень быстро. Но и величина электрической мощности, потраченная за это малое время огромна. В результате детали в месте точечной сварки размягчаются и поверхностно оплавляются, сцепляясь друг с другом из-за сдавливания электродами. Прочность такого соединения намного меньше, чем у сварного шва. Поэтому точечная сварка имеет соответствующие ограничения.

Электросварка в значительной мере способствовала развитию современного машиностроения. И сейчас технологии продолжают совершенствоваться и обеспечивают новые недостижимые ранее результаты.