В металлургии качество готовых изделий нередко зависит от качества выполнения сварки. Сейчас существует множество технологий сваривания, которые подойдут для применения практически с любыми материалами — главной задачей здесь является правильное определение нужного вида сварки.

Процессы сварки отличаются друг от друга в зависимости от того, с какими металлами идет работа, и какой ожидается результат. Все виды сварки можно условно разделить на три класса:
- термический;
- механический;
- термомеханический.
Рассмотрим подробнее каждый из этих классов сварки, а также входящие в них виды.
Термический класс сварки
Сюда входят электродуговой, лазерный, газопламенный, термитный, электрошлаковый и электронно-лучевой виды сварок. Основной принцип этого класса — соединение деталей из металла с помощью исключительно термического воздействия. Добиться температур плавления для различных металлов можно несколькими видами воздействия. Рассмотрим вкратце каждый из них:
- Электродуговой. На данный момент это самый популярный и удобный вид сварки. Она осуществляется за счет тока от контакта электрода с деталью. Параллельно образуется пленка, которая защищает деталь от окисления. По ГОСТу существуют три типа электродуговой сварки: ручная, полуавтоматическая с автоматической подачей электрода, а также автоматическая. Самым точным методам является, что логично, автоматическая электродуговая сварка.
- Лазерный. Этот метод использует лазерный луч, который генерируется внутри аппарата специальным квантовым устройством. При использовании этого вида сварки получается очень тонкий и прочный шов, а сам процесс не занимает много времени. По этой причине лазерный тип сварки повсеместно используется в автомобилестроении и на производствах, где необходим эстетически приятный внешний вид готовых изделий.
- Газопламенный. Для сварки таким методом используется пламя от открытой горелки, образующееся за счет подачи газа в кислородную смесь. Температура этого пламени получается достаточно высокой для того, чтобы надежно сварить вместе две детали.
- Термитный. Для такой сварки используется термит — специальное вещество, которое при поджигании выделяет очень много энергии, за счет чего позволяет сварить две детали, на которые оно было нанесено. Это хороший вариант для тех случаев, где нет доступа к оборудованию или электросетям — например, при сваривании железнодорожных рельсов.
- Электрошлаковый. Этот современный способ сваривания металлов использует шлак, который выдерживает температуры на порядок выше тех, при которых плавятся свариваемые металлы и электрод. В данном случае плавление кромок происходит после окончания процесса горения сварочной дуги — через сплав проходит ток, который надежно сваривает детали. Применение такой методики оправдано для работы с толстыми и увесистыми конструкциями — другие способы сварки для них имеют слишком малую производительность.
- Электронно-лучевой. Здесь электроны на очень высокой скорости сталкиваются с атомами металла, отдавая им много энергии, которая и плавит металл. Чтобы шов получился прочным, понадобится обеспечить полный вакуум в месте сварки. Главное преимущество этого вида сварки — возможность точечно фокусировать поток электронов так, что можно сваривать даже микродетали.

Механический класс сварки
Соответствуя своему названию, этот класс использует механическую энергию. Поскольку добиться высоких температур с помощью давления или трения достаточно просто, этот класс сварки достаточно распространен во многих видах промышленности. Видов такой сварки согласно ГОСТу всего четыре:
- Сварка трением. Чтобы достичь нужной температуры с помощью трения, одна деталь вращается на очень большой скорости. В это время окисляется оксидная пленка, защищающая изделие, происходит нагрев кромок, и в итоге от шва отходит пластичная часть металла.
- Сварка холодом. Как понятно из названия, нагрев здесь не используется. Вместо этого применяется деформация, разрушающая защитную пленку и оказывающая высокое давление на соединяемые детали. Чем больше механическая сила такого давления, тем крепче соединение деталей и больше разрушение оксидной пленки. Такой метод больше подходит для пластичных металлов.
- Сварка взрывом. Здесь всё просто — при взрыве выделяется много энергии, которая и скрепляет конструкции между собой. В условиях цеха проводить такие манипуляции невозможно, поэтому используются специальные полигоны, где ударная волна не заденет сотрудников.
- Ультразвуковая сварка. При применении такой методики используются высокие акустические частоты, которые нагревают под местом воздействия металл. Главное — плотно прижать детали друг с другом. Этот метод хорош для использования в тех случаях, когда невозможно применить клеи, пайку или болты. При этом процесс полностью автоматизирован — работа происходит на специальном автоматическом оборудовании и не требует вмешательства человека.
Термомеханический класс сварки
Этот класс сочетает в себе методы, которые используют два предыдущих — воздействие механической силой и воздействие высокими температурами. Главное отличие от термического класса заключается в том, что детали нагреваются извне. Известны три вида в этом классе сварки:
- Кузнечный. Это, можно сказать, предок всех существующих сейчас технологий сваривания — и он до сих пор используется! Суть метода заключается в том, что предварительно добела накаленные соединяемые части отбивают кузнечным молотом. Для частичного избавления от окалины конструкцию заранее посыпают кварцевым песком или солью, а после нагревания наносят нарастающие по силе удары.
- Контактный электрический. Этот метод еще называют сваркой сопротивлением — через искру нагревают точку сопротивления, которая принимает на себя электрический ток, сваривающий между собой детали. Этот вид можно было бы отнести к термическому классу сварки, но для того, чтобы сваривание прошло успешно, нужно применить и механическую силу — хорошо сдавить детали между собой, чтобы закрепить химическую связь между деталями заготовки.
- Диффузионный. Для сваривания по такой методике используют вакуум, в котором атомы диффундируют на поверхностных слоях материалов, которые свариваются между собой. В таких условиях металл нагревается до точки плавления, а для увеличения площади контакта применяется давление до двадцати мегапаскалей. Заготовка нагревается, вакуум предотвращает появление оксидной пленки, и детали могут надежно соединиться. Вся процедура проходит в три этапа — помещение деталей в вакуумную камеру с оказанием давления, нагрев током, и выдерживание температурного режима на указанное ГОСТом время. Так многоэтапный процесс хорошо подходит для работы с материалами схожими по составу, но разными по своим характеристикам — нержавейка и нелегированные сплавы, чугун.
Выбор класса и вида такой обработки на производстве должен основываться на базовых характеристиках как металлов, так и заготовок из них. Кроме того, надо учитывать технические возможности предприятия, а чтобы добиться хороших результатов, нужно сваривать в соответствии с правилами, указанными в государственном стандарте. Это во многом определяет успешность результатов сваривания, в том числе долговечность сварного шва.
В некоторых случаях возможности производства ограничены — нет необходимого оборудования, несоответствие цеха требованиям, предоставляемым сварке по той или иной методике, и так далее. В таких ситуациях нужно предусмотреть все нюансы предстоящего сваривания и обеспечить наличие всех необходимых материалов и условий: смесей, вакуумных камер, прессов.
Применение любой из описанных методик также требует повышенного внимания к соблюдению техники безопасности. Помимо применения средств защиты, стоит также проверить исправность сварочного оборудования и качество используемых материалов.