Что такое сварка?
Овладев металлургией, люди быстро ощутили потребность собирать «элементарные» металлические детали в более сложные наборы. Одна из первых использованных технологий называлась «пайка твердым припоем» . Его цель состоит в том, чтобы скрепить две металлические детали вместе с помощью присадочного металла, температура плавления которого ниже, чем у материала, из которого состоят собираемые детали. Таким образом, только присадочный металл доводится до точки плавления и образует соединение между двумя частями.
Историки считают «Petit Chien à Bélière» одним из первых примеров, демонстрирующих использование этой технологии . Более актуальным примером этого процесса является использование паяльника (или, точнее, «паяльника»!) для сборки электронных компонентов с использованием олова (которое, следовательно, является присадочным металлом).
Что касается сварки, то она заключается в сборке деталей «непрерывным» способом на стыке между ними с использованием или без использования присадочного металла . Концепция непрерывности означает, что больше нет реальных границ между собираемыми материалами и, возможно, присадочным металлом. Соединение жидкое, две части «смешиваются» в месте сварки. Хороший способ обеспечить эту непрерывность — довести две части до точки плавления локально на границе их раздела.
Эволюция дуговой сварки как промышленного решения
Ранее изготавливавшиеся в основном традиционным способом методом ковки, конец 19 века принес освоение новых источников энергии и дал возможность разработать первые промышленные методы сварки.
Среди этих первых разработанных методов есть газовая сварка, во время которой пламя, создаваемое сгоранием указанного газа с кислородом, нагревает и плавит соединяемые детали. В то же время использование электрической энергии принесло два новых процесса: первый - контактная сварка, при которой две соединяемые части соприкасаются и пересекаются электрическим током, создавая тепло для сплавления частей вместе, второй - дуговая сварка.
Этот второй метод претерпел значительные изменения с момента его изобретения и до сих пор широко используется для различных целей . Есть несколько вариантов, но общий принцип остается тем же: свариваемая деталь и электрод электрически соединены с генератором, когда электрод располагается достаточно близко к детали оператором, между деталью возникает электрическая дуга. и электрод. Последнее в сочетании с сопротивлением деталей электрическому току выделяет энергию в виде тепла, которое расплавляет кромку свариваемых деталей (и присадочный металл).
Однако, поскольку металл доводится до очень высокой температуры (несколько тысяч градусов Цельсия, в зависимости от процесса), необходимо защищать его от окружающего кислорода и азота, которые могут образовать пузыри или окислить сварной шов и, следовательно, привести к ухудшению качества сварки. качество сборки. Различные методы, перечисленные здесь, отличаются либо типом электрода, либо методом защиты сварного шва.
- Электрод с покрытием (на английском языке: Shielded Metal Arc Welding - SMAW) : электрод состоит из металлического сердечника, который будет проводить ток для создания дуги и плавиться, выступая в качестве присадочного металла. Следовательно, это электрод, который будет израсходован во время процесса. Он покрыт материалом, который также плавится во время сварки и оседает на поверхности сварного шва, чтобы защитить его от окисления. Он называется «шлаком» и должен быть удален после остывания сварного шва.
- MIG (металлический инертный газ) и MAG (металлический активный газ), также известные как «дуговая сварка металлическим газом» (GMAW) : что касается этих процессов, электрод также расходуется во время сварки, но выполняется защита сварного шва. с помощью газа. Разница между MIG и MAG заключается в типе используемого газа: аргон или гелий для MIG и CO2 или смесь CO2 и аргона для MAG.
- TIG (вольфрамовый инертный газ), также известный как « дуговая сварка вольфрамовым электродом » (GTAW) : здесь электрод изготовлен из вольфрама и не расходуется во время процесса. Этот метод можно использовать с присадочным металлом или без него, который затем должен быть доведен до уровня сварного шва вручную с помощью стержня или автоматически с помощью катушки. Защитная атмосфера также создается благодаря инертному газу (аргон).
- Плазменная , или плазменно-дуговая сварка (PAW): Этот процесс является развитием TIG, при котором распыляемый газ больше не служит только для защиты сварного шва, но ионизируется и, следовательно, переходит в состояние плазмы. Это имеет эффект умножения количества энергии, высвобождаемой во время процесса.
Кроме того, механизация и робототехника позволили автоматизировать определенные процессы, такие как TIG и MIG-MAG, в зависимости от совместимости с промышленным применением. Автоматизация улучшает качество сварки и увеличивает производительность.
Появление новых революционных технологий
Во второй половине 20 века были разработаны новые методы сварки. Среди них мы находим процесс фрикционного замешивания, во время которого вращающийся штифт погружается в стык двух частей, а затем продвигается вдоль линии сварки. Этот штифт состоит из стержня, который входит в плоскость соединения, а также буртика, который опирается на поверхность деталей и ограничивает проникновение стержня. Его действие проявляется в размягчении материалов, доведенных до пастообразного состояния, и повышении температуры, приводящем к образованию сварного шва. Исторически этот метод широко использовался при сборке алюминиевых деталей, а совсем недавно был разработан для сталей.
В тот же период появилось использование пучков с высокой плотностью энергии, таких как электронные пучки или лазеры. Этот последний метод является революцией с технической точки зрения и имеет много преимуществ, поэтому он станет предметом следующей статьи этой серии. Он будет посвящен презентации методов лазерной сварки и областей их применения.
