Чем варить тонкий металл

Чем лучше сварить тонкий металл? Такой вопрос возникает у многих сварщиков, работающих в различных отраслях – автомобилистов, ювелиров, мастерских по ремонту инструментов и в массе других случаев. Металлы малой толщины (менее 2 мм для промышленных нужд и менее 1 мм – для специализированных направлений) являются сложными деталями при планировании технологии сварки. Подобный материал может коробиться, изменять свою геометрию, перегреваться, крайне сложно прогнозировать его поведение в процессе сварки. Попробуем разобраться, чем лучше варить тонкий металл и какие есть особенности данного процесса с точки зрения современных технологий.

Что же происходит с тонким металлом при сварке?

• Перегрев – самый простой тип повреждений при любой сварке. В процессе происходит нагрев краёв детали, при этом кристаллическая решётка переходит в жидкое состояние с возможными последствиями – потерей прочности соединения, окисления, снижения доли определённого химического элемента. Естественно, что тонкий металл перегреть проще, что может привести как к порче, так и к полному его испарению в области сварки.
• Коробление – повреждение края металла, связанное с быстрым и частым изменением физического состояния. В процессе нагрева и остывания край многократно переходит из твёрдого в жидкое состояние и обратно. Кристаллы в решётке хаотично меняют своё положение, что приводит к изменению физических и даже химических свойств, снижению прочности и потере качеств металла.
• Изменение геометрии (обычно говорят, повело) – такой вид повреждений, при котором металлическая деталь полностью или частично изменяет свои геометрические формы относительно двух плоскостей. Это происходит также из-за сильного нагрева и резкого охлаждения в области сварки. Подобный дефект может привести как к снижению эстетических качеств изделия (что важно, например, для ювелирных украшений), так и к ухудшению механических свойств – прочности, гибкости, выносливости.
• Прожоги и трещины – повреждения, вызванные превышением температурного режима сварки. Характеризуются образованием сквозных отверстий, оплавкой краёв, а также нарушением целостности детали (трещинами). 

Данные виды повреждений наиболее характерны для тонких металлов, так как из-за меньшей толщины воздействие температуры происходит динамичнее и прогнозировать его последствия для оператора или технолога производства нужно гораздо точнее. 

При всём этом важно понимать, что тонким металлом сложнее оперировать – его нужно правильно и прочно закрепить, осторожно обрабатывать, можно легко повредить наложением более толстого шва. 

Ещё одним важным аспектом работы с тонким металлом является его дороговизна по сравнению с промышленными толщинами. Выкатать, обработать и подготовить металл небольших толщин крайне сложно с точки зрения технологии, поэтому такие материалы стоят намного дороже и их порча может привести к незапланированным убыткам.

Как уже говорилось, существуют несколько методов формирования шва:

• Встык. Края обеих деталей находятся в одной геометрической плоскости и формируют прямой шов.
• Внахлёст. Край одной из деталей заходит непосредственно на край другой детали. Шов формируется по внутренней части одной из деталей.
• Под углом (тавровый). Обе детали стыкуются под углом в одной из плоскостей. Формирование ванны шва происходит на весу в точках и линиях соприкосновения деталей.

Какие существуют технологии сварки тонких металлов в мире?

• Дуговая. Применяется электрическая дуга высокой мощности импульсным методом подачи, в ходе чего происходит формирования шовной поверхности. Самая большая проблема метода – подбор мощности дуги и длительности импульса, а также взаимное размещение плоскости шва и плоскости дуги при сварке под углом. В большинстве случаев такой метод сварки применяется в авиационном и автомобильном производстве, где есть возможность организации серийного выпуска одинаковых деталей. 
• Контактная. Для сварки применяется тонкая проволока из специальных сплавов. Метод прост в организации, имеет широкий спектр применения, но не может работать с большинством металлов – медью, золотом, серебром, цинком. При работе с алюминием и сталью минимальная толщина при данном методе не менее 0,5 мм, а оптимально – 0,7-1,0 мм.
• Лазерная. Воздействие на сварочную ванну шва лазерным лучом. Отличается возможностью работать с различными металлами, практически любой толщины, работать со всеми методами формирования шва. При этом в ходе работы могут возникать ошибки сварки, связанные с перепадами напряжения в самом аппарате. Лазерная сварка тонких металлов требует высокого качества настройки и контроля работы аппарата.

Подбор технологии лежит в сфере задач технолога производства и исходит из экономических и технических возможностей. Решение, чем сварить тонкий металл меньше 1 мм, принимается на основе анализа возможностей предприятия и оператора, а также необходимых итоговых качеств соединения.

С учётом всех указанных особенностей лазерная сварка является оптимальной в сравнении с другими видами сварки:

• Она стоит дешевле дугового процесса и проще организовывается. 
• Она может работать с любыми толщинами металлов без ограничений.
• Лазерный метод не приводит к появлению дефектов при условии должной подготовки оператора.
• Данный тип сварки не требует обработки деталей после процесса.