В качестве источников теплоты используют электрическую дугу, плазму, электронно- и ионно-лучевой, световой, индукционный, электрошлаковый и другие виды нагрева.

Сварочная дуга может применяться между электродом и изделием (дуга прямого действия), между двумя электродами (дуга косвенного действия) и комбинированный вариант (трёхфазная дуга). Температура дуги для разных материалов колеблется в пределах 6 000–15 000 К.

Количество теплоты, введённой в изделие, определяется коэффициентом полезного действия сварочной дуги:

где    q – количество теплоты, введённой в металл изделия, Дж/с;
                   U_д – напряжение на дуге, В;
                   J_д – сила сварочного тока, А.

Если электрическая дуга функционирует в замкнутом канале, то источник нагрева называют плазменно-лучевым или плазменно-дуговым.

Электронно-лучевой нагрев заключается в бомбардировке металла потоком ускоренных электронов, кинетическая энергия которых при торможении в поверхностном слое металла превращается в тепловую. Мощность W, передаваемая изделию, зависит от тока пучка электронов J и ускоряющего напряжения U, т. е.

W=η_эф·J·U.

Световые источники нагрева используют энергию лазеров, солнечную энергию и дру-гих источников света. Наконец, в качестве источника теплоты широко пользуются газовым пламенем ацетилена. В табл. 6 приведены характеристики некоторых источников теплоты.

Таблица 6. Энергетические характеристики сварочных источников теплоты

Виды	Минимальная площадь пятна нагрева, м2	Максимальная плотность энергии, Вт/м2	Погонная энергия, Дж/м
Газовая сварка Ручная дуговая сварка Аргонодуговая плавящимся электродом Ионно-лучевая Микроплазменная Электронно-лучевая Лазерная	10-6 10-7 10-7 10-7 - 10-8 10-10 10-11 10-12	5·108 1011 1011 — 1012 1013 1014	52·105 23·105 13*105 — 8*105 1,5*105 0,4*105

Дуговая сварка выполняется неплавящимся и плавящимся электродами. Для заполнения разделки кромок применяется присадочный материал в виде металлического стержня, подаваемого в дугу.

В изделиях, имеющих короткие и прерывистые швы, а также швы сложной конфигурации, применяют ручную дуговую сварку. Она даёт возможность проводить сварку в любом пространственном положении. Можно сваривать стали, чугун, медные сплавы. Однако возникают трудности при сварке тонкого материала (менее 1–2 мм).

Автоматическая дуговая сварка под флюсом имеет ряд преимуществ перед ручной: эффективная и экономичная защита расплавленного металла от кислорода воздуха, высокая производительность (в 5–25 раз выше ручной), высокое качество сварного шва и др.
К числу недостатков можно отнести трудности выполнения швов в потолочном исполнении и в вертикальной плоскости. Сварку под флюсом производят либо на автоматах в виде самодвижущейся тележки, называемой трактором, либо с помощью неподвижной сварочной головки и перемещающегося изделия.

Рис. 78. Схема сварки плазменной дугой: 1 – сварочный источник питания; 2 – вы-сокочастотный генератор; 3 – вольфрамо-вый электрод; 4 – плазмообразующий газ; 5 – охлаждающая вода; 6 – защитный газ; 7 – сопло защитного газа; 8 – сопло, фор-мирующее дугу; 9 – дуга; 10 – изделие

Дуговая сварка может осуществляться в защитных средах, например, в инертных газах. Представляет интерес электрошлаковая сварка, сущность которой заключается в том, что расплавление электродной проволоки и свариваемых кромок производится за счёт теплоты расплавленного флюса, который нагревается при прохождении через него тока. Электрошлаковый процесс осуществляется благодаря джоулевой теплоте и является бездуговым. Сварка выполняется вертикально, снизу вверх. Электрошлаковой сваркой соединяют детали толщиной более 40–50 мм, причём верхний предел толщины свариваемых деталей практически не ограничен.

При электронно-лучевой сварке движение электронов происходит в глубоком вакууме, поэтому сварочная установка включает герметичную камеру с системой откачивающих насосов. Наиболее рационально её применять для сварки изделий из тугоплавких металлов в труднодоступных местах, для соединения разнородных металлов, сварки деталей малых толщин, сварки в космосе и т. д. Электронно-лучевая сварка обеспечивает минимальные деформации. Недостатками электронно-лучевой сварки можно считать ограниченные размеры свариваемых деталей, наличие рентгеновского излучения и высокую стоимость оборудования.

При плазменной сварке в горелку подаются плазмообразующий и защитный газы (рис. 78). Наиболее широко применяют микроплазменную сварку, дающую возможность сваривать детали толщиной 0,1–0,5 мм, например, сильфоны, тонкостенные трубопроводы и другие изделия. В радиоэлектронике и для сварки через прозрачные среды, в труднодоступных местах используют лазерную сварку.

Газовую сварку осуществляют за счёт теплоты, выделяемой при сгорании ацетилена в кислороде. Газовая сварка сопровождается нагревом широкой зоны и большими деформациями, изменением структуры соединяемых частей. Её применяют в основном в ремонтных и монтажных работах.

3Fe₃O₄+8Al=4Al₂O₃+9Fe+3344 кДж/кг

Fe₂O₃+2Al=Al₂O₃+2Fe+3553 кДж/кг

Рис. 79. Схема процесса термитной сварки рельсов

Применяется при ремонтных работах. Одна из схем термитной сварки приведена на рис. 79.озрачные среды, в труднодоступных местах используют лазерную сварку.