Как работи заваряването?
Небостъргачи, екзотични коли, изстрелвания на ракети - определени неща просто привличат вниманието ви. Заваряването , очевидно, не е едно от тях. Може да сте прекарали целия си живот, без изобщо да мислите по темата. Със сигурност ще се изненадате от факта, че според някои оценки заваряването засяга цели 50 процента от брутния национален продукт на Съединените американски щати. Без заваряване нито един от тези удивителни небостъргачи, коли или ракети не би съществувал.
Заваряването в основата си е просто метод за свързване на две метални парчета. Въпреки че има други начини за съединяване на метали (нитване, запояване...), заваряването се превърна в първия избор поради своята здравина, ефективност и гъвкавост .
Има много различни методи за заваряване и се откриват нови. Някои процеси използват топлина, за да разтопят по същество двете парчета метал заедно, като често добавят "пълнител" към съединението, за да действа като свързващ агент. Други методи разчитат на натиск за свързване на метала заедно, а някои използват комбинация от топлина и налягане. За разлика от запояването, където металните части, които се съединяват, остават непроменени, процесът на заваряване винаги променя съединения материал.
Това може да изглежда донякъде маловажно, но е от решаващо значение за разбирането защо заваряването произвежда толкова здрави съединения. При процесите на запояване и спояване две парчета метал се съединяват чрез въвеждане на трети материал (с по-ниска точка на топене) в сместа. Добавянето на този трети материал между повърхностите на оригиналните парчета свързва парчетата заедно. Връзката обаче е толкова силна, колкото и свързващият материал. Заваряването, от друга страна, елиминира посредника и съединява оригиналните части директно един към друг. Резултатът е силна, кохезивна връзка, която често е толкова силна, колкото и самият материал.
В тази статия ще разгледаме по-отблизо как точно работи заваряването . Ще разгледаме и някои от многото ситуации, при които се използва заваряване,с експертизата и оборудването, необходими, за да се случи всичко това. Но преди да го направим, нека да видим откъде започна всичко.
С всички машини, включени в процесите на заваряване, може да мислите за заваряването като за относително нов процес. В действителност заваряването съществува от хиляди години. Ранни примери за заваряване са открити на места, вариращи от Ирландия до Индия, като някои датират от бронзовата епоха. Разбира се, тези цивилизации не са имали огромното количество инструменти и машини, до които заварчиците имат достъп сега. Как са успели да заваряват?
Процесът, който са използвали, е известен като коване. За да започнат процеса, ковачите нагряват метала, докато стане яркочервен на цвят (но все още не е течен). След това ковачите поставяха двете части, леко припокрити, върху наковалнята и ги занитваха заедно. Занитването има няколко ограничения. Само сравнително меки метали могат да бъдат занитени един към друг и процесът е много трудоемък. На места без електричество обаче процедурата все още се използва.
Коването беше единствената възможност до 19 век. Въпреки това, с началото на индустриалната революция, множество открития тласнаха развитието на заваряването. Изследванията на електричеството донесоха електроди и електрически дъги. Рудиментарните факли са разработени до средата на века. И двете открития ще повлияят значително на методите за заваряване през следващия век.
До края на 1800 г. заваряването се превръща в движеща сила в производството. Методите от тази епоха обаче не са били съвършени. Окисляването (процесът на метално свързване в кислородни частици в атмосферата) е настъпило по време на процеса на заваряване и заварените съединения са порести и крехки. Такива заварки представляват сериозен риск за работниците. Например, през периода от 1895 до 1905 г. лошо конструирани котли експлодираха всеки ден, причинявайки хиляди смъртни случаи. Очевидно имаше спешна нужда от по-добри методи за заваряване. По-долу ще научим повече за новите и подобрени методи, като започнем с по-отблизо спецификата на занаята.
Заваряване в морето и в космоса
Заварчиците-водолази рутинно ремонтират кораби и петролни платформи, като обикновено използват електродъгово заваряване (отхвърляйки използването на пламък). Заваряването в космоса е в другия край на спектъра. Вакуумът на пространството създава идеална среда за заваряване, тъй като няма газове, които да взаимодействат със заваръчното място.
Заваряването извън земната атмосфера направи възможна Международната космическа станция.
Специфика на заваряването 
Подобно на шаха , заваряването е лесно за научаване, но трудно за овладяване. Професионалните заварчици имат голям брой различни променливи, които трябва да вземат предвид, когато изпълняват работата. Без значение колко сложна е работата, само три неща са необходими, за да я завършите: заваръчно оборудване , заваръчен материал и оборудване за безопасност . Най-елементарното оборудване за заваряване, за случайна употреба в домашна работилница, може да се намери за по-малко от 100 евро. Обикновено тези устройства са предназначени за електродъгово заваряване (REL) или електродно заваряване. Много устройства имат само превключвател за включване/изключване по отношение на контролите, което ги прави лесни за работа. Въпреки това, някои устройства (като тези, използвани при лазерно заваряване) са толкова скъпи и сложни, че се използват само в големи индустрии. Що се отнася до материалите, някои се заваряват по-лесно от други. Стоманата може да бъде отличен избор поради своята здравина, наличност и заваряемост. Като правило, колкото по-здрава е стоманата, толкова по-трудно е да се заварява. Съответно няколко стоманени сплави са разработени чрез заваряване. Разбира се, почти всеки метал може да бъде заварен, включително чугун, бронз, алуминий и дори титан, въпреки че последният изисква силно защитена атмосфера, тъй като металът е силно реактивен. Каквото и да заварявате, помнете:
безопасността на първо място . Ако някога сте виждали заваряване лично, можете да станете свидетел на ослепителната светлина, която процесът създава. Гледането директно към мястото на заваряване без защита може да доведе до болезнено възпаление на роговицата с усещане като пясък в окото. Не е чудно, че добрата маска за заваряване е задължително условие за всяко защитно оборудване. Маските за заваряване се предлагат в много стилове. Най-простите са тези, които имат затъмнен панел, през който заварчикът гледа, докато заварява.По-усъвършенстваните маски автоматично потъмняват, когато заваръчното петно става по-ярко. В допълнение към ослепителната яркост, заваряването може да генерира температури до 5500 градуса по Целзий и множество искри, което изисква ръкавици и дълги ръкави.
И накрая, правилната вентилация е от решаващо значение в зависимост от метода на заваряване. Заварчиците могат да бъдат изложени на вредни вещества като олово, живак и въглероден окис. Вентилационните вентили могат да предотвратят натрупването на дим в работната зона.
Как работи заваряването
Готови сме да започнем да заваряваме. Повечето заварени съединения днес попадат в една от двете категории: електродъгово заваряване и газово заваряване.
Дъгова заварка използва електрическа дъга за разтопяване на работните материали, както и на пълнителния материал за заварените съединения. Дъговото заваряване включва закрепване на заземяващ проводник към заваръчния материал или друга метална повърхност. Втората тел се поставя върху материала, който ще се заварява. След леко отделяне на телта от материала се създава електрическа дъга. Изглежда като издърпате кабелите на запалването от акумулатора. След това дъгата свързва детайлите заедно с пълнеж, който помага за задържането на детайлите заедно.
Поставянето на пълнителя във фугата изисква стабилна ръка и око за детайлите. Докато прътът се топи, заварчикът трябва непрекъснато да подава допълнителен материал в съединението, като използва малки, сигурни движения. Тези движения придават специалния вид на заваръчните шевове. Движението твърде бързо или твърде бавно, или задържането на дъгата твърде близо или твърде далеч от материала може да създаде лоши заварки.
REL заваряване, заваряване с инертен газ (известно като заваряване с инертен газ на метал или MIG заваряване) и заваряване с волфрамова дъга с газ (често наричано заваряване с волфрамов инертен газ или TIG заваряване) са електродъгово заваряване.
Тези три често срещани метода имат своите предимства и недостатъци. Заваряването с електроди например е евтино и лесно за научаване. Освен това е по-бавен и по-малко гъвкав от някои други методи. За разлика от това, ВИГ заваряването е трудно за научаване и изисква специално оборудване за заваряване. TIG заваряването обаче произвежда висококачествени заварки и може да заварява материали, които другите методи не могат.
Газовото заваряване е друг популярен метод за заваряване. Този процес обикновено използва ацетилен/кислородна горелка за разтопяване на работния материал и заваръчния прът. Заварчикът контролира горелката и пръта едновременно, като по този начин създава пълен контрол върху заваръчния шев. Въпреки че газовото заваряване е по-рядко срещано в индустрията, то все още често се използва за поддръжка и ремонт, както и върху скулптури (повече за това по-късно).
„ Екстремно заваряване“
Нажежените електрически дъги и горелки не са детска игра, но има по-екстремни начини за заваряване. Заваряването с експлозия използва налягането, създадено от мощна експлозия, за да съедини металите. Заваряването с лазерен лъч разчита на мощни лазери за сливане на метали. Ултразвуковото заваряване използва високочестотни вибрации, които карат металните молекули да резонират и по този начин да се съединят.
Трудно се намира добра заварка
Можем да си припомним историята на заваряването и че крехките, порести заварки са причинили сериозни проблеми с безопасността в промишлените приложения. Голяма част от проблема с тези първи заварки произтича от окисляването. С напредването на науката за заваряване се развиват и методите за защита на мястото на заваряване от кислород. При заваряване с електрод, например, електродът е покрит със защитно покритие. Тази защита има няколко различни цели, една от които е да създаде газов щит за точката на заваряване. MIG и TIG заваряването стига дотам, че се използват газови резервоари, които непрекъснато обгръщат мястото на заваряване в инертни газове. Защитата на точката на заваряване от окисляване е от съществено значение за образуването на здрава заварка.
Самият процес на подготовка е може би също толкова важен за получаването на здрави заварки. Гарантирането, че работните материали са чисти от мазнини, мръсотия и прах, е само първата стъпка в правилната подготовка на заварената връзка. Изборът на правилния тип съединение е от решаващо значение за качествената заварка.
След заваряване можете да проверите качеството на заварката по няколко начина. Визуалната проверка може да покаже, че заварчикът е работил с неправилна скорост или ампераж, създавайки пукнатини и дълги неравности. Заварчиците могат също така да контролират работата си чрез тестване с магнитни частици, проникване на течности, ултразвуково изследване, рентгеново изследване, изпитване под налягане или други методи за разрушаване на заваръчния шев в процеса на контрол също често се използват за определяне на качеството на заварката.Независимо кой тест се използва, гарантирането, че заваръчният шев е здрав и сигурен, е важна стъпка в процеса.
Заваряване в индустрията и изкуството
Повечето заваръчни работи са свързани с производството в индустрията. Автомобилна промишленост, корабостроене, търговско строителство, строителство на мостове - списъкът със заваръчни работи продължава и продължава.
Въпреки че повечето заварчици са мъже, хиляди жени изкарват прехраната си със заваряване. Жените заварчици изиграха ключова роля в корабостроенето по време на Втората световна война.
Едно от по-интересните приложения на заваряването идва от артистичната общност. Някои от първите примери за заваряване някога са били произведения на изкуството, като железния стълб в Делхи, Индия, и златни купи и капачки, датиращи отпреди повече от 1000 години. Структури като арките на Св. Louis Gateway (висок 192 метра и построен да издържи 1000 години) и Атомиумът в Брюксел илюстрират докъде е стигнало изкуството на заваряването.
Традицията на художественото заваряване остава силна, тъй като заваряването създава масивни скулптури, които тежат няколко тона. Въпреки че артистите съставляват само малък сегмент от заваръчната индустрия, те могат да покажат потенциала на заваряването на милиони други.
