Виды сварки: какие бывают и чем отличаются?

Коротко

• ГОСТ 19521-74 делит все способы сварки на три класса: термический, термомеханический и механический.
• ММА не требует баллона с газом, но требует уборки шлака после каждого прохода.
• MIG/MAG и TIG используют защитный газ и хуже переносят сквозняк и работу на открытом воздухе.
• Газовая сварка не требует мощных источников энергии, применяется для сталей 0,2-5 мм, цветных металлов и чугуна.
• Контактная сварка соединяет металл давлением и током без дуги и газа; схемы - точечная, шовная и стыковая.

Статья для тех, кто выбирает способ соединения металла и хочет понять, какие виды сварки бывают и чем один отличается от другого. Ниже разбираем классификацию по ГОСТ, ручную дуговую сварку ММА, механизированную MIG/MAG, аргонодуговую TIG, газовую сварку, виды сварки по металлу, контактную сварку и частые ошибки при выборе способа.

1. Какие виды сварки бывают: три класса по ГОСТ?

Три класса различают по физическим признакам источника энергии и наличию давления: термический, термомеханический и механический (ГОСТ 19521-74, табл. 1-2 и справочное приложение). Термический класс - способы, выполняемые плавлением с использованием тепловой энергии: дуговая сварка (в неё входят ММА, MIG/MAG и TIG), электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменно-лучевая, ионно-лучевая, световая, индукционная, газовая, термитная и литейная. Термомеханический класс - способы с использованием тепловой энергии и давления: контактная, диффузионная, газопрессовая, дугопрессовая, термокомпрессионная и ещё несколько. Механический класс - способы с использованием только механической энергии и давления, без нагрева от внешнего источника тепла: холодная сварка, сварка взрывом, ультразвуковая, сварка трением и магнитоимпульсная сварка.

2. Ручная дуговая сварка ММА: электрод и шлаковая защита

ММА (Manual Metal Arc, ручная дуговая сварка) - дуга горит между покрытым металлическим электродом и деталью. Покрытие электрода служит для стабилизации дуги и защиты металла шва: при плавлении оно образует шлак и защитные газы вокруг сварочной ванны (ГОСТ 2601-84, п. 180-181). Внешний баллон с защитным газом ММА не требует - в этом её отличие от MIG/MAG и TIG.

После каждого прохода шлак с шва снимают: если этого не сделать, он остаётся в металле шва как шлаковое включение - самостоятельный дефект сварного соединения (ГОСТ 2601-84, п. 198). Марку и диаметр электрода под металл можно подобрать в разделе электроды для углеродистых сталей, а порядок действий для первого шва - в статье «Как варить электродом: настройка тока и первые швы».

3. Механизированная сварка MIG/MAG: нужен ли защитный газ?

MIG/MAG - механизированная дуговая сварка плавящимся электродом: подача электродной проволоки в зону дуги механизирована, а перемещение горелки сварщик выполняет вручную (ГОСТ Р ИСО 857-1-2009, п. 6.2). MIG использует инертный защитный газ - аргон: аргонодуговая сварка по ГОСТ 2601-84 (п. 12) - это дуговая сварка, при которой в качестве защитного газа применяется аргон; этим способом на постоянном токе сваривают в том числе алюминий (ru.wikipedia, «Сварка алюминия»). MAG использует активный защитный газ: ГОСТ 2601-84 (п. 13) отдельно определяет дуговую сварку в углекислом газе.

Способ с газовой защитой плохо переносит сквозняк: GMAW (механизированную сварку в защитном газе) трудно качественно выполнять на открытом воздухе, потому что сквозняк рассеивает защитный газ и пропускает загрязнения в шов (en.wikipedia, «Gas metal arc welding»). Горелки - в разделе горелки MIG/MAG для сварочного полуавтомата.

4. Аргонодуговая сварка TIG: для каких металлов подходит?

TIG - дуговая сварка неплавящимся электродом (ГОСТ 2601-84, п. 9): дуга горит между вольфрамовым электродом и деталью, шов защищает аргон, а присадочный пруток при необходимости вводят в сварочную ванну вручную (en.wikipedia, «Gas tungsten arc welding»). На постоянном токе так варят сталь и медь; для алюминия применяют переменный ток - на положительной полуволне AC электрод снимает тугоплавкую оксидную плёнку с поверхности алюминия (температура плавления оксида около 2050 °C против 660 °C у самого металла), а при постоянном токе прямой полярности (DCEN) оксиды на шве, наоборот, накапливаются (ru.wikipedia, «Сварка алюминия»; en.wikipedia, «Gas tungsten arc welding»).

Как и MIG/MAG, TIG зависит от газовой защиты: на ветру или сквозняке расход защитного газа приходится увеличивать, чтобы прикрыть сварочную ванну, из-за чего способ на улице непопулярен (en.wikipedia, «Gas tungsten arc welding»). Оборудование для этого способа - в разделе аргонодуговая сварка TIG, а настройка режима под алюминий разобрана в статье «Как варить алюминий полуавтоматом: аргон, проволока и режим PULSE».

5. Газовая сварка: горелка вместо дуги

Металл здесь плавит не дуга, а тепло от горения смеси кислорода и горючего газа - преимущественно ацетилена. Способ применяют для сталей толщиной 0,2-5 мм, для цветных металлов, для инструментальных сталей, которым нужен постепенный мягкий нагрев и замедленное охлаждение, а также для чугунов и некоторых специальных сталей, требующих нагрева при сварке (ru.wikipedia, «Газовая сварка»). Газовая сварка не требует мощных источников энергии и не зависит от защитных сред (тот же источник).

6. Виды сварки по металлу: что взять на сталь, алюминий и чугун?

Выбор сварщика зависит от металла, поэтому ниже по источникам разобрано, какие виды сварок бывают по металлу. Виды сварок по металлу, название и особенности каждого способа - для стали, нержавеющей стали, алюминия и чугуна.

• Углеродистая сталь.
  • Способы: ММА и MAG.
  • Газ и полярность: для MAG - углекислый газ (ГОСТ 2601-84, п. 13 - дуговая сварка в углекислом газе).
• Нержавеющая сталь.
  • Способы: TIG и ММА.
  • Особенность: теплопроводность нержавеющей стали - до 50% от нелегированных сталей; стали типа 12Х18Н9 и 12Х18Н10 не переносят прокаливания - после него начинается межкристаллитная коррозия по границам зёрен (ru.wikipedia, «Нержавеющая сталь»).
• Алюминий.
  • Способы: TIG на переменном токе, MIG на постоянном токе.
  • Особенность: оксидная плёнка на поверхности алюминия плавится при температуре около 2050 °C, тогда как сам металл - при 660 °C (ru.wikipedia, «Сварка алюминия»); переменный ток TIG счищает плёнку на положительной полуволне, а на постоянном токе прямой полярности (DCEN) оксиды на шве накапливаются (en.wikipedia, «Gas tungsten arc welding»).
• Чугун.
  • Способы: газовая сварка и горячая дуговая сварка чугунными электродами.
  • Особенность: горячую сварку ведут с предварительным подогревом детали до 500-700 °C чугунными электродами марок ОМЧ-1 или УЗТМ-74 диаметром 8-16 мм; трудности сварки чугуна вызваны трещинами из-за включений графита и порами от выгорания углерода (ru.wikipedia, «Сварка чугуна»).

7. Контактная сварка: точечная, шовная и стыковая

Металл соединяют давлением и теплом от прохождения тока через место контакта деталей - без дуги, газа и присадки (ГОСТ 2601-84, п. 36). По ГОСТ 15878-79 выделяют три схемы:

• Точечная. Соединение получается между торцами электродов, передающих усилие сжатия (ГОСТ 2601-84, п. 40); применяется с производительностью до 600 соединений в минуту, в том числе при сборке аккумуляторных батарей (ru.wikipedia, «Контактная сварка»).
• Шовная. Соединение выполняют вращающиеся дисковые электроды, передающие усилие сжатия (ГОСТ 2601-84, п. 42); так получают непрерывный шов из перекрывающихся сварных точек для герметичных ёмкостей (ru.wikipedia, «Контактная сварка»).
• Стыковая. Детали соединяют по всей плоскости их касания путём нагрева - сопротивлением или оплавлением (ru.wikipedia, «Контактная сварка»).

8. Частые ошибки при выборе и работе с видами сварки

• Завышенный ток, слишком длинная дуга или магнитное дутьё при ММА дают разбрызгивание металла (en.wikipedia, «Shielded metal arc welding»).
• Шлак после сварки не сняли - он остаётся в шве как шлаковое включение (ГОСТ 2601-84, п. 198).
• Алюминий варят TIG на постоянном токе прямой полярности (DCEN) вместо переменного - оксидная плёнка на шве не счищается, а накапливается (en.wikipedia, «Gas tungsten arc welding»).
• MIG/MAG или TIG используют на сквозняке без защиты от ветра - защитный газ рассеивается, и в шов попадают загрязнения (en.wikipedia, «Gas metal arc welding»; en.wikipedia, «Gas tungsten arc welding»).
• Чугун варят без учёта включений графита и выгорания углерода - в шве возникают трещины и поры (ru.wikipedia, «Сварка чугуна»).