Klasifikacija zavarivanja

Zavarivanje metala se prema karakteristikama procesa može podijeliti u tri kategorije: zavarivanje topljenjem, zavarivanje pod pritiskom i lemljenje.
Tokom procesa fuzionog zavarivanja, ako je atmosfera u direktnom kontaktu sa rastopljenim bazenom visoke temperature, kiseonik u atmosferi će oksidirati metal i razne legure. Azot, vodena para, itd. iz atmosfere ulaze u rastopljeni bazen, a takođe će formirati defekte kao što su pore, inkluzije šljake, pukotine, itd. u zavaru tokom naknadnog procesa hlađenja, pogoršavajući kvalitet i performanse šava.
Kako bi poboljšali kvalitet zavarivanja, ljudi su razvili različite metode zaštite. Na primjer, lučno zavarivanje zaštićeno plinom je izolacija atmosfere plinovima kao što su argon i ugljični dioksid kako bi se zaštitio luk i stopu rastaljenog bazena tokom zavarivanja; na primjer, kod zavarivanja čelika, dodavanje titanovog željeznog praha s visokim afinitetom prema kisiku premazi elektrode za deoksidaciju može zaštititi korisne elemente poput mangana i silicija u elektrodi od oksidacije i ulaska u rastopljeni bazen, te dobiti visokokvalitetne zavarene spojeve nakon hlađenja .
Zajednička karakteristika različitih metoda zavarivanja pod pritiskom je da se pritisak primenjuje tokom procesa zavarivanja bez dodavanja materijala za punjenje. Većina metoda zavarivanja pod pritiskom, kao što su difuzijsko zavarivanje, visokofrekventno zavarivanje, zavarivanje pod hladnim pritiskom, itd., nemaju proces topljenja, tako da nema problema sagorevanja korisnih legura i prodora štetnih elemenata u zavar, kao što je zavarivanje fuzijom, što pojednostavljuje proces zavarivanja i poboljšava sigurnosne i zdravstvene uslove zavarivanja. Istovremeno, zbog toga što je temperatura grijanja niža od temperature fuzionog zavarivanja i vrijeme zagrijavanja je kraće, zona utjecaja topline je mala. Mnogi materijali koje je teško zavariti fuzionim zavarivanjem se često mogu zavariti u visokokvalitetne spojeve iste čvrstoće kao i osnovni materijal zavarivanjem pod pritiskom.
Šav nastao tokom zavarivanja, koji povezuje dva spojena tijela, naziva se zavar. Tokom zavarivanja, obje strane vara će biti pod utjecajem topline zavarivanja, a organizacija i performanse će se promijeniti. Ovo područje se naziva zona pogođena toplotom. Tokom zavarivanja, zbog razlika u materijalima izratka, materijalima za zavarivanje, struji zavarivanja itd., zavarljivost će se pogoršati. To zahtijeva podešavanje uslova zavarivanja. Predgrijavanje sučelja zavarivanja prije zavarivanja, očuvanje topline tijekom zavarivanja i toplinska obrada nakon zavarivanja mogu poboljšati kvalitetu zavarivanja zavarenog spoja.
Osim toga, zavarivanje je lokalni brzi proces grijanja i hlađenja. Zona zavarivanja ne može se slobodno širiti i skupljati zbog ograničenja okolnog tijela obratka. Nakon hlađenja, u zavaru će se stvoriti naprezanje i deformacija zavarivanja. Važni proizvodi moraju eliminirati naprezanje zavarivanja i ispraviti deformaciju zavarivanja nakon zavarivanja.
Moderna tehnologija zavarivanja može zavariti zavare bez unutrašnjih i vanjskih nedostataka i sa mehaničkim svojstvima jednakim ili čak višim od onih spojenih tijela. Relativni položaji zavarenih tijela u prostoru nazivaju se zavareni spojevi. Na čvrstoću spojeva ne utiče samo kvalitet zavarenih spojeva, već i njihov geometrijski oblik, veličina, uslovi naprezanja i uslovi rada. Osnovni oblici zglobova su čeoni, preklopni i T-zglobovi (ortogonalni zglobovi).
Oblik poprečnog presjeka zavarenog spoja određen je debljinom zavarenog tijela prije zavarivanja i oblikom žljebova dvije ivice. Prilikom zavarivanja debljih čeličnih ploča, na spojevima se otvaraju žljebovi različitih oblika kako bi se zavarili, tako da se šipka za zavarivanje ili žica za zavarivanje mogu lakše uvući. Oblici žljebova uključuju jednostrane žljebove za zavarivanje i dvostrane žljebove za zavarivanje. Prilikom odabira oblika žljeba, osim osiguravanja prodiranja, treba uzeti u obzir i faktore kao što su praktično zavarivanje, mala količina dodatnog metala, mala deformacija zavarivanja i niski troškovi obrade žljebova.
Kada se spajaju dvije čelične ploče različite debljine, kako bi se izbjegla velika koncentracija naprezanja uzrokovana oštrom promjenom poprečnog presjeka, deblji rub ploče se često postupno stanji kako bi se postigla jednaka debljina na dva ruba spoja. Statička čvrstoća i zamorna čvrstoća čeonog zgloba su veće od onih kod drugih zglobova. Čeono zavarivanje je često poželjno za spojeve pod naizmjeničnim i udarnim opterećenjima ili u posudama niskih temperatura i visokog tlaka.
Priprema preklopnog spoja prije zavarivanja je jednostavna, montaža je zgodna, a deformacija zavarivanja i zaostalo naprezanje su mali. Stoga se često koristi u spojevima postavljenim na gradilištu i nevažnim konstrukcijama. Općenito govoreći, preklopni spojevi nisu prikladni za rad u uvjetima kao što su naizmjenična opterećenja, korozivni mediji, visoke ili niske temperature.
Upotreba T-spojnica i ugaonih spojeva obično je posljedica strukturalnih potreba. Radne karakteristike nepotpuno zavarenog ugaonog vara na T-spoju slične su karakteristikama ugaonog vara preklopnog spoja. Kada je zavar okomit na smjer vanjske sile, on postaje pozitivni kutni zavar. U ovom trenutku, oblik površine zavara će uzrokovati koncentraciju naprezanja u različitim stepenima; stanje naprezanja potpuno zavarenog kutnog vara je slično onom kod čeonog spoja.
Ugaoni spojevi imaju malu nosivost i uglavnom se ne koriste sami. Mogu se poboljšati samo kada su potpuno zavareni ili kada postoje ugaoni zavari iznutra i izvana. Uglavnom se koriste na uglovima zatvorenih konstrukcija.
Zavareni proizvodi su lakši od zakovanih dijelova, odljevaka i otkovaka, što može smanjiti težinu i uštedjeti energiju za transportna vozila. Zavarivanje ima dobra svojstva brtvljenja i pogodno je za izradu raznih kontejnera. Razvijanjem tehnologije obrade spojeva za kombinovanje zavarivanja sa kovanjem i livenjem mogu se napraviti velike, ekonomski opravdane liveno zavarene konstrukcije i kovano zavarene konstrukcije sa visokim ekonomskim prednostima. Upotreba tehnologije zavarivanja može efikasno koristiti materijale. Zavarene konstrukcije mogu koristiti materijale različitih svojstava u različitim dijelovima, dati punu igru ​​snagama različitih materijala i postići ekonomičnost i kvalitetu. Zavarivanje je postalo nezaobilazna i sve važnija metoda obrade u savremenoj industriji.
U modernoj obradi metala zavarivanje se razvilo kasnije od procesa livenja i kovanja, ali se brzo razvijalo. Težina zavarenih konstrukcija čini oko 45% proizvodnje čelika, a povećava se i udio zavarenih konstrukcija od aluminija i legura aluminija.
U budućnosti, tehnologija zavarivanja bi trebala razviti nove metode zavarivanja, opremu za zavarivanje i materijale za zavarivanje kako bi se dodatno poboljšala kvaliteta zavarivanja i sigurnost pouzdanosti, kao što je poboljšanje postojećeg luka, plazma luka, elektronskog snopa, lasera i drugih izvora energije za zavarivanje; korištenje elektronske tehnologije i kontrolne tehnologije za poboljšanje performansi procesa luka i razvoj pouzdanih i lakih metoda praćenja luka.
S druge strane, potrebno je unaprijediti nivo mehanizacije i automatizacije zavarivanja, kao što je realizacija programskog upravljanja i digitalnog upravljanja aparatima za zavarivanje; razvoj specijalnih aparata za zavarivanje koji automatizuju čitav proces od procesa pripreme, zavarivanja do praćenja kvaliteta; promoviranje i širenje CNC manipulatora za zavarivanje i robota za zavarivanje na automatskim proizvodnim linijama zavarivanja, što može poboljšati nivo proizvodnje zavarivanja i poboljšati zdravstvene i sigurnosne uvjete zavarivanja.
Proces evolucije
Tehnologija zavarivanja nastala je proizvodnjom topljenja metala kao što su bakar i željezo i primjenom različitih izvora topline. Glavne metode zavarivanja u antičko doba bile su liveno zavarivanje, lemljenje, zavarivanje kovanjem i zavarivanje zakovicama. Prije 2500. godine prije nove ere, stari Babilonci i civilizacija Inda dostigli su visok nivo tople i hladne obrade bakra i željeznih metala i mogli su koristiti zavarivanje kovanjem, liveno zavarivanje i druge metode zavarivanja za proizvodnju metalnog pribora i graviranje teksta. Predstavnička kultura u to vrijeme bila je kultura Harappa.
Bakarna sjekira sa željeznom oštricom napravljena u kineskoj dinastiji Shang je liveni zavareni komad gvožđa i bakra. Linija fuzije bakra i gvožđa na njenoj površini je vijugava i dobro povezana. Postoji mnogo smotanih zmajeva na bronzanoj bazi bubnja u grobnici Zeng Houyija tokom perioda proleća i jeseni i perioda zaraćenih država. Izrađen je lemljenjem u segmentima. Nakon analize, ustanovljeno je da je sastav korišćenog lema sličan onom savremenog mekog lema. Mačevi napravljeni u periodu zaraćenih država imali su čelične oštrice i stražnje dijelove od kovanog željeza, koji su uglavnom napravljeni grijanjem i kovanjem. Prema knjizi "Iskorišćavanje djela prirode" koju je napisao Song Yingxing u dinastiji Ming, u drevnoj Kini, bakar i željezo su zajedno grijani u peći i kovani da bi se napravili noževi i sjekire; žuti mulj ili fino prosijana stara zidna zemlja je posipana na spojeve kako bi se kovali i zavarili velika sidra u dijelovima. U srednjem vijeku, kovanje i zavarivanje su također korišteni za izradu oružja u Damasku u Siriji.