Заваряване: видове, методи и основни правила за безопасност

Заваряването е начин за нагряване на парчета метал с помощта на електричество или пламък, така че те да се разтопят и слепят. Съществуват много видове заваряване, включително електродъгово заваряване, съпротивително заваряване и газово заваряване. Най-разпространеният вид е дъговото заваряване. Всеки, който се намира в близост до дъгова заварка, трябва да носи специална каска или очила, тъй като дъгата е много ярка. Гледането на дъгата без зрителна защита може да доведе до трайно увреждане на очите. Също така е важно да покриете цялата си кожа, защото може да получите нещо като слънчево изгаряне. Горещите искри от заварката могат да изгорят всяка кожа, която се показва. Един от видовете заваряване, при който не се използва дъга, е заваряването с кислородно гориво (OFW), понякога наричано газово заваряване. При него се използва пламък за нагряване на метала. Съществуват и други видове заваряване, при които не се използва дъга.

Видове заваряване

Дъгово заваряване — най-разпространено; използва електрическа дъга между електрод и детайла. Включва подвидове:
- MMA/SMAW (ръчно електродъгово) — използва обмазани електроди;
- MIG/MAG (газо-защитено с тел) — автоматично внасяне на пълнежна тел и защитен газ;
- TIG/GTAW — използва незакрита волфрамова електрода и инертен газ; дава висококачествени шевове;
- SAW (потопена дъга) — за големи заваръчни задачи в промишлеността.
Съпротивително заваряване — използва сила и електрически ток за топене в контактни зони (например spot и seam заваряване).
Газово (оксиген-гориво) — OFW или ацетиленово заваряване; подходящо за ремонтни работи и тънки метали.
Плазмено и лазерно заваряване — с концентриран топлинен източник за прецизни и бързи операции.
Електроннолъчево и лъчево заваряване — за много прецизни индустриални приложения (висока енергия, вакуум при електроннолъчево).
Твърдосъстояние (например friction stir welding) — механично създава свързване без пълно топене на метала.
Пайка и спояване — използват по-ниски температури; при пайката се използва по-твърд пълнеж от при спояването.

Методи и оборудване

Източници на ток — трансформатори и инвертори, които контролират ток и напрежение; изборът влияе на качеството на шева.
Консумабили — електроди, пълнежни телове, флюсове и защитни газове (аргон, въглероден диоксид и смеси).
Подготовка на съединението — почистване от ръжда, боя и мазнини; правилно зафасоване (bevel) и фиксиране на детайлите за добър проплав и проникване.
Настройки — ток, напрежение, скорост на подаване на тел и газ, поляритет; правилните параметри са критични за силен и здрав шев.
Контрол на качеството — визуална проверка, измерване на размери, както и неразрушаващи изпитвания (VT, PT, UT, RT) и механични изпитвания при критични възли.

Основни правила за безопасност

Лична предпазна екипировка (PPE):
- Заваръчна каска/шлем с подходящ тъмен филтър (например DIN/EN стойности за дъгово заваряване — обикновено 9–13 в зависимост от тока); автозатъмняващи каски повишават безопасността и удобството.
- Защитни очила с бока (за байпасери и околни работни операции).
- Кожени ръкавици, дълги ръкави и кожено или огнеупорно облекло; без синтетични материи, които могат да стопят.
- Защитни обувки с предпазна капачка и устойчиви на пръски подметки.
- Респиратори или локална аспирация при работа с вредни изпарения (сплави с хром, никел, олово и др.).
Защита от светлина и излъчване — UV и IR лъчение от дъгата могат да причинят „заваръчно око“ и изгаряния на кожа; затворени работни пространства и завеси за защита на околните.
Вентилация и контрол на изпарения — използвайте локална аспирация и обща вентилация; някои заваръчни изпарения са канцерогенни.
Пожарна безопасност — отстранете лесно запалими материали от зоната, имайте подходящи пожарогасители и назначете наблюдател при опасни операции.
Безопасност с газови бутилки — закрепване на бутилките, вентили затворени при транспорт, транспорт с капаци и спазване на указанията за съхранение.
Електрическа безопасност — правилно заземяване на апаратурата, сухи ръкавици и под; избягвайте работа в влажни условия и поддържайте кабели и изолации в добро състояние.
Работа на височина и в затворени пространства — използвайте колани, предотвратете падания и осигурете адекватна вентилация и спасителни процедури при клаустр.. условия.
Обучение и процедури — само квалифицирани и обучени лица да работят; използвайте инструкции за работа, сигнализация и план за безопасност.
Първа помощ — лечение на изгаряния, наводнения от метални пръски и процедури при електрически удар; потърсете медицинска помощ при вдишване на дим или сериозни наранявания.

Практически съвети за по-добри заварки

Почиствайте повърхностите преди заварка — ръжда, масло и боя намаляват качеството на шева.
Използвайте правилния пълнеж и защитен газ за материала (стомана, неръждаема стомана, алуминий имат различни изисквания).
Контролирайте температурата и интерпасовата температура при многопроходно заваряване, за да избегнете пукнатини и изкривяване.
Провеждайте редовни проверки и тестове на пробни шевове при промяна на параметрите или консумативите.

Заваряването е ключова технология в промишлеността, строителството и ремонта, но изисква познания, дисциплина и грижа за безопасността. Добрата подготовка, правилният избор на метод и оборудване, както и спазването на защитните мерки гарантират здрави и безопасни съединения.

Заваряване на метали с газови дъги

Дъгово заваряване

Всеки процес на заваряване, при който се използва електрическа дъга, е известен като дъгово заваряване. Най-често срещаните форми на електродъгово заваряване включват:

Екранирано електродъгово заваряване (SMAW): SMAW е известно също като заваряване с пръчка.
Газово електродъгово заваряване (GMAW): GMAW е известно също като MIG (заваряване с метал/ инертен газ).
Газово волфрамово електродъгово заваряване (GTAW): GTAW е известен също като TIG (заваряване с волфрамов инертен газ).

Дъговото заваряване нагрява металите чрез създаване на високоволтова електрическа дъга между съединяваните метални части и електрода.

Употребата на електрода се различава в зависимост от вида на заваръчния процес. При SMAW, GMAW и свързаните с тях процеси на заваряване електродът се консумира и става част от заваръчния шев. Обикновено електродът се изработва от същия вид метал, който ще се заварява. Тъй като електродът се консумира при заваряването, той трябва постоянно да се подава в заваръчния шев. Процесът на SMAW заваряване включва "пръчков" електрод, импрегниран с подбудител на заваряването, известен като флюс, захванат в края.

В процеса на заваряване GMAW се използва тънка тел на въртяща се макара като непрекъснат електрод. Размерът на този електрод варира от около 0,635 милиметра до около 4 милиметра. Заваръчният апарат има вътрешно задвижвана от мотор шпула, която подава електрода от тел в заваръчния шев.

Процесът на заваряване TIG (GTAW) се характеризира с електрод, който не се консумира в процеса на заваряване, тъй като през метала, от който се състои заварката, не протича електричество. Електродът е изработен от волфрам, който се използва, за да не се разтопи, докато е потопен в електрическата дъга. За добавяне на метал в зоната на заваръчния шев може да се използва метален пълнител под формата на пръчка.

При почти всички видове заваряване се използва пълнител, който запълва малката междина между металните части. Допълнителният метал спомага за здравината на заваръчния шев. Понякога се налага заварките да се правят без добавъчен метал. Заваряването без добавъчен метал се нарича автогенно заваряване.

Екраниране при електродъгово заваряване

Всички видове заваряване изискват горещият метал да бъде защитен. Мръсотията, ръждата, мазнините и дори окисляването на метала в процеса на заваряване могат да попречат на правилното заваръчно съединение. Поради това при всички процеси на заваряване се използват един от двата метода за защита: флюс и защитен газ.

Заваръчният флюс може да се използва в твърдо, течно или пастообразно състояние. По време на заваряването флюсът се разтопява и част от него се изпарява. Това създава малък газов джоб около заваръчния шев. Този газов джоб предотвратява окисляването на заварявания метал. Разтопеният флюс, чрез корозионна реакция, почиства замърсяванията, които пречат на правилното заваряване. След заваряването флюсът се втвърдява. Този слой твърд флюс се нарича шлака и трябва да се отстрани от заваръчния шев. В процеса на заваряване SMAW най-често се използва флюс и най-често се използва за стомана.

Защитният газ предпазва заваръчния шев, като представлява газов джоб около заваръчния шев. Целта на този газ е да държи нормалния въздух навън, особено кислорода. Той се различава от флюса, защото няма течност върху заваръчния шев. Около заваръчния шев има само газ. Тъй като няма течност, той няма да почисти мръсотията и други неща върху метала. Това означава, че металът трябва да е чист, преди да бъде заварен. Ако не е, мръсотията и другите неща могат да причинят проблеми. Газовете, които обикновено се използват, са аргон, хелий и смес от 3 части аргон и 1 част въглероден диоксид. В други смеси от газове може да има азот, водород или дори малко кислород. Един от видовете заваряване, при който се използва защитен газ, е електродъговото заваряване. Обикновено се използва в заводите за производство на изделия.

Заваряването, при което се използва флюс, е по-лесно да се извършва навън, когато е ветровито. Това е така, защото течният флюс предпазва горещия метал и не се издухва. Освен това флюсът винаги създава джоб от газ, който предпазва електрическата дъга от изгасване. Заваряването, при което се използва защитен газ, обикновено не може да се използва навън, защото газът би се разнесъл, ако има вятър.

Други видове заваряване

При някои видове заваряване не се използва електрическа дъга. Те могат да използват пламък, електричество без дъга, енергиен лъч или физическа сила. Най-разпространеният вид заваряване, при който не се използва електрическа дъга, се нарича газово заваряване. При газовото заваряване запалим (което означава, че ще изгори) газ и кислород се комбинират и изгарят в края на горелката. Газовото заваряване не се нуждае от специална защита, тъй като пламъкът, който е регулиран правилно, няма допълнителен кислород в себе си. Все пак е важно да се уверите, че металът е чист. Пламъкът нагрява метала дотолкова, че той се разтопява. Когато двете парчета метал се разтопят в края, течният метал се превръща в едно цяло.

Другият вид заваряване, при който не се използва дъга, все пак използва електричество. То се нарича съпротивително заваряване. При този вид заваряване две парчета тънък метал се притискат едно към друго и след това през тях преминава електричество. Това кара метала да се нагорещи и да се разтопи на мястото, където е притиснат. Двете парчета се разтопяват заедно на това място. Понякога това се нарича точково заваряване, тъй като заваряването може да се извърши само на едно малко място (или точка) в даден момент.

Ковашкото заваряване е първият вид заваряване, който някога е бил използван. При ковашкото заваряване двете парчета метал трябва да се нагорещят до такава степен, че почти да се разтопят. След това те се удрят с чукове, докато станат едно цяло.

Другите видове заваряване, при които не се използва дъга, са трудни за изпълнение и обикновено са нови. Те са и скъпи. Повечето от тези видове заваряване се извършват само при специална необходимост. При тях може да се използва електронен лъч, лазер или ултразвукови звукови вълни.

Енергия за заваряване

Всеки вид заваряване се нуждае от енергия. Обикновено тази енергия е топлина, но понякога за заваряването се използва и сила. Когато се използва топлина, тя може да е от електричество или от огън.

Захранвания за електродъгово заваряване

При електродъговото заваряване се използва много електроенергия. При някои видове заваряване се използва променлив ток, подобно на електричеството, което се използва в сградите. Други видове използват постоянен ток, като например електричеството в автомобила или в повечето неща с акумулаторна батерия. При почти всички видове заваряване се използва по-ниско напрежение от това, което идва от електроцентрала. Дъговото заваряване изисква използването на специално захранване, което прави електричеството от електроцентралата използваемо за заваряване. Захранващият блок понижава напрежението и контролира количеството на тока. Обикновено захранването е снабдено с контролни уреди, които позволяват да се променят тези параметри. За видовете електродъгово заваряване, при които се използва променлив ток, понякога захранването може да прави специални неща, за да накара електричеството да се редува по различен начин. Някои захранващи устройства не се включват в електрическа мрежа, а вместо това генерират собствено електричество. Този вид захранвания имат двигател, който върти глава на генератор, за да произвежда електричество. Двигателят може да работи с бензин, дизелово гориво или пропан.

Енергия за други видове заваряване

OFW използва пламък от горящ горивен газ и кислород, за да нагрее метала. Този горивен газ почти винаги е ацетилен. Ацетиленът е запалим газ, който гори много горещо, по-горещо от всеки друг газ. Ето защо се използва през повечето време. Могат да се използват и други газове, като пропан, природен газ или други промишлени газове.

При някои видове заваряване не се използва топлина за направата на заварката. Тези видове заваряване могат да се нагорещят, но при тях металът не се топи. Пример за това е ковашкото заваряване. Заваряването чрез триене е специален вид заваряване, при който не се използва топлина. При него се използва много мощен двигател и специален въртящ се накрайник, за да се смесят металите в ръба. Това изглежда странно, тъй като металите са твърди тела. ето защо е необходима голяма сила за извършването му и е много трудно. Енергията за този вид заваряване е механична енергия от въртящия се накрайник.

Въпроси и отговори

В: Какво е заваряване?

О: Заваряването е процес на нагряване на парчета метал с помощта на електричество или пламък, за да се разтопят и съединят.

В: Колко различни вида заваряване има?

О: Съществуват няколко различни вида заваряване, включително дъгово заваряване, съпротивително заваряване, газово заваряване и заваряване с кислородно гориво.

В: Кой вид заваряване е най-разпространен?

О: Най-разпространеният вид заваряване е дъговото заваряване.

В: Защо е важно да носите специална защита на очите, когато сте в близост до дъгова заварка?

О: Електрическата дъга, която се получава по време на заваряване, е много ярка и гледането към нея без зрителна защита може да доведе до трайно увреждане на очите.

В: Може ли заваряването да причини изгаряния?

О: Да, горещите искри от заваряването могат да причинят изгаряния на всяка открита кожа.

В: Какво представлява заваряването с кислородно гориво?

О: Кислородното заваряване е вид заваряване, при което за нагряване на метала се използва пламък вместо електрическа дъга.

В: Има ли други видове заваряване, при които не се използва електрическа дъга?

О: Да, има и други видове заваряване, при които не се използва електрическа дъга, освен оксиженното заваряване.