Klasifikacija zavarivanja

Zavarivanje metala može se podijeliti u tri kategorije prema karakteristikama procesa: zavarivanje taljenjem, zavarivanje pod pritiskom i lemljenje.
Tijekom procesa zavarivanja taljenjem, ako je atmosfera u izravnom kontaktu s visokotemperaturnom rastaljenom bazom, kisik u atmosferi će oksidirati metal i razne elemente legure. Dušik, vodena para itd. iz atmosfere ulaze u rastaljenu bazenu, a također će stvoriti nedostatke kao što su pore, uključci troske, pukotine itd. u zavaru tijekom naknadnog procesa hlađenja, pogoršavajući kvalitetu i performanse zavara.
Kako bi se poboljšala kvaliteta zavarivanja, ljudi su razvili različite metode zaštite. Na primjer, elektrolučno zavarivanje zaštićeno plinom je izolacija atmosfere plinovima kao što su argon i ugljični dioksid kako bi se zaštitio luk i stopa rastaljenog bazena tijekom zavarivanja; na primjer, kada zavarivate čelik, dodavanje praha titanovog željeza s visokim afinitetom prema kisiku u premaz elektrode za deoksidaciju može zaštititi korisne elemente kao što su mangan i silicij u elektrodi od oksidacije i ulaska u rastaljenu bazenu, te dobiti visokokvalitetne zavare nakon hlađenja .
Zajednička značajka različitih metoda tlačnog zavarivanja je da se pritisak primjenjuje tijekom procesa zavarivanja bez dodavanja dodatnih materijala. Većina metoda tlačnog zavarivanja, kao što je difuzijsko zavarivanje, zavarivanje visokom frekvencijom, zavarivanje hladnim pritiskom itd., nema proces taljenja, tako da nema problema sagorevanja korisnih elemenata legure i prodora štetnih elemenata u zavar kao kod zavarivanja taljenjem, što pojednostavljuje proces zavarivanja i poboljšava sigurnosne i zdravstvene uvjete zavarivanja. U isto vrijeme, budući da je temperatura zagrijavanja niža od one kod zavarivanja taljenjem i vrijeme zagrijavanja je kraće, zona utjecaja topline je mala. Mnogi materijali koje je teško zavariti zavarivanjem taljenjem često se zavarivanjem pod pritiskom mogu zavariti u visokokvalitetne spojeve iste čvrstoće kao i osnovni materijal.
Šav nastao tijekom zavarivanja, spajajući dva povezana tijela, naziva se zavar. Tijekom zavarivanja, obje strane zavara će biti pod utjecajem topline zavarivanja, a organizacija i izvedba će se promijeniti. To se područje naziva zona utjecaja topline. Tijekom zavarivanja, zbog razlika u materijalima obratka, materijalima za zavarivanje, struji zavarivanja itd., zavarljivost će se pogoršati. To zahtijeva podešavanje uvjeta zavarivanja. Prethodno zagrijavanje sučelja zavarivanja prije zavarivanja, očuvanje topline tijekom zavarivanja i toplinska obrada nakon zavarivanja može poboljšati kvalitetu zavarivanja zavarivanja.
Osim toga, zavarivanje je lokalni proces brzog zagrijavanja 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 trebaju eliminirati stres pri zavarivanju i ispraviti deformacije nastale zavarivanjem nakon zavarivanja.
Suvremenom tehnologijom zavarivanja moguće je zavarivati ​​varove bez unutarnjih i vanjskih nedostataka i mehaničkih svojstava jednakih ili čak viših od onih spojenih tijela. Međusobni položaji zavarenih tijela u prostoru nazivaju se zavareni spojevi. Na čvrstoću spojeva ne utječe samo kvaliteta zavara, već i njihov geometrijski oblik, veličina, uvjeti naprezanja i radni uvjeti. Osnovni oblici spojeva su sučeoni spojevi, preklopni spojevi i T-spojovi (ortogonalni spojevi).
Oblik poprečnog presjeka zavara sučeonog spoja određen je debljinom zavarenog tijela prije zavarivanja i oblikom utora dva ruba. Kod zavarivanja debljih čeličnih limova na spojevima se otvaraju različiti oblici žljebova radi zavarivanja, kako bi se šipka za zavarivanje ili žica za zavarivanje lakše uvukla. Oblici utora uključuju jednostrane utore za zavarivanje i dvostrane utore za zavarivanje. Prilikom odabira oblika utora, osim osiguranja prodiranja, također treba uzeti u obzir čimbenike kao što su praktično zavarivanje, mala količina dodatnog metala, mala deformacija zavarivanja i niski troškovi obrade utora.
Kada su dvije čelične ploče različitih debljina sučeono spojene, kako bi se izbjegla jaka koncentracija naprezanja uzrokovana oštrom promjenom poprečnog presjeka, deblji rub ploče često se postupno stanji kako bi se postigla jednaka debljina na dva spojna ruba. Statička čvrstoća i čvrstoća na zamor sučeonog spoja veće su od ostalih spojeva. Zavarivanje sučeonih spojeva često se preferira za spojeve pod izmjeničnim i udarnim opterećenjima ili u spremnicima s niskom temperaturom i visokim tlakom.
Priprema preklopnog spoja prije zavarivanja je jednostavna, montaža je praktična, a deformacija zavarivanja i zaostalo naprezanje su mali. Stoga se često koristi u spojevima instaliranim na gradilištu i nevažnim strukturama. Općenito govoreći, preklopni spojevi nisu prikladni za rad u uvjetima kao što su izmjenična opterećenja, korozivni mediji, visoke ili niske temperature.
Upotreba T-spojeva i kutnih spojeva obično je posljedica konstrukcijskih potreba. Radne karakteristike nepotpuno zavarenog kutnog zavara na T-spoju slične su onima kutnog zavara preklopnog spoja. Kada je zavar okomit na smjer vanjske sile, on postaje pozitivni kutni zavar. U ovom trenutku, površinski oblik zavara uzrokovat će koncentraciju naprezanja u različitim stupnjevima; stanje naprezanja potpuno zavarenog kutnog zavara slično je onom kod sučeonog spoja.
Kutni spojevi imaju malu nosivost i općenito se ne koriste sami. Mogu se poboljšati samo kada su potpuno zavareni ili kada postoje kutni zavari unutar i izvana. Uglavnom se koriste na uglovima zatvorenih konstrukcija.
Zavareni proizvodi lakši su 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 spremnika. Razvijanje tehnologije obrade spojeva za kombiniranje zavarivanja s kovanjem i lijevanjem može napraviti velike, ekonomski razumne lijevano-zavarene strukture i kovano-zavarene strukture s velikim ekonomskim prednostima. Korištenje tehnologije zavarivanja može učinkovito iskoristiti materijale. Zavarene konstrukcije mogu koristiti materijale s različitim svojstvima u različitim dijelovima, u potpunosti iskoristiti snagu različitih materijala i postići ekonomičnost i kvalitetu. Zavarivanje je postalo neizostavna i sve važnija obradna metoda u modernoj industriji.
U suvremenoj obradi metala zavarivanje se razvilo kasnije od postupaka lijevanja i kovanja, ali se brzo razvijalo. Masa zavarenih konstrukcija čini oko 45% proizvodnje čelika, a povećava se i udio zavarenih konstrukcija od aluminija i aluminijskih legura.
U budućnosti bi tehnologija zavarivanja trebala razviti nove metode zavarivanja, opremu za zavarivanje i materijale za zavarivanje kako bi se dodatno poboljšala kvaliteta zavarivanja i pouzdanost sigurnosti, kao što je poboljšanje postojećeg luka, plazma luka, elektronske zrake, lasera i drugih izvora energije za zavarivanje; korištenje elektroničke tehnologije i tehnologije upravljanja za poboljšanje performansi procesa luka i razvoj pouzdanih i laganih metoda praćenja luka.
S druge strane, potrebno je poboljšati razinu mehanizacije i automatizacije zavarivanja, kao što je ostvarivanje programskog upravljanja i digitalnog upravljanja aparatima za zavarivanje; razvoj specijalnih strojeva za zavarivanje koji automatiziraju cijeli proces od procesa pripreme, zavarivanja do praćenja kvalitete; promicanje i širenje CNC manipulatora za zavarivanje i robota za zavarivanje na automatskim proizvodnim linijama zavarivanja, što može poboljšati razinu proizvodnje zavarivanja i poboljšati zdravstvene i sigurnosne uvjete zavarivanja.
Proces evolucije
Tehnologija zavarivanja pojavila se s proizvodnjom taljenja metala poput bakra i željeza i primjenom različitih izvora topline. Glavne metode zavarivanja u antičko doba bile su zavarivanje lijeva, tvrdo lemljenje, zavarivanje kovanjem i zakivanje. Prije 2500. godine prije Krista, drevni Babilonci i civilizacija Inda dosegli su visoku razinu tople i hladne obrade metala bakra i željeza, te su mogli koristiti zavarivanje kovanjem, zavarivanje lijeva i druge metode zavarivanja za proizvodnju metalnog posuđa i graviranje teksta. Reprezentativna kultura u to vrijeme bila je kultura Harappa.
Bakrena sjekira sa željeznom oštricom izrađena u kineskoj dinastiji Shang je lijevani zavareni komad željeza i bakra. Fuzijska linija bakra i željeza na njegovoj je površini vijugava i dobro povezana. Mnogo je smotanih zmajeva na brončanoj bazi bubnja u grobnici Zeng Houyija tijekom proljetnog i jesenskog razdoblja i razdoblja zaraćenih država. Izrađen je lemljenjem u dijelovima. Nakon analize, utvrđeno je da je sastav upotrijebljenog lema sličan sastavu modernog mekog lema. Mačevi izrađeni u razdoblju zaraćenih država imali su čelične oštrice i leđa od kovanog željeza, koji su općenito bili izrađeni grijanjem i kovanjem. Prema knjizi "Iskorištavanje djela prirode" koju je napisao Song Yingxing iz dinastije Ming, u drevnoj Kini su se bakar i željezo zajedno grijali u peći i kovali za izradu noževa i sjekira; žuto blato ili fino prosijano staro zidno tlo posipano je po spojevima kako bi se iskovala i zavarila velika sidra u dijelovima. U srednjem vijeku kovanje i zavarivanje također su korišteni za izradu oružja u Damasku u Siriji.