Все о сварке

Преимущества полуавтоматической сварки перед ручной дуговой


5. Основные преимущества сварки полуавтоматом в защитном газе в сравнении с ручной дуговой сваркой.

При сварке в среде защитных газов электрическая дуга и расплавленный металл сварочной ванны защищены от атмосферного воздуха оболочкой из защитного газа. Дуговая сварка может быть выполнена плавящимися и не плавящимися электродами.

В качестве защитной среды используют аргон, гелий, кислород, азот, двуокись углерода и их смеси.

Выбор газа и присадочного материала должны обеспечивать заданные механические свойства, химический состав и структуру сварного шва.

Углекислый газ выпускается двух модификаций:

- промышленный;

- пищевой.

Промышленный не должен содержать влагу, а запахи не регламентируются. Пищевой не допускает запахи, но не регламентирует содержание влаги.

Поставляется углекислый газ в стандартных баллонах черного цвета, емкостью 40 л.

К баллону крепятся подогреватель (от замерзания редуктора), осушитель и расходомер или редуктор с манометрами высокого и низкого давления.

Сварочная проволока должна быть чистой и обеспечивать хороший контакт с наконечником. Ржавая проволока засоряет направляющую спираль шланга полуавтомата, резко ухудшает электрический контакт, все это ведет к большому разбрызгиванию электродного металла и появлению дефектов в шве.

Сварка плавящимися электродами выполняется полуавтоматами и автоматами.

Оборудование, как правило, состоит из:

- источника питания постоянного тока с жесткой внешней характеристикой;

- подающего механизма со шлангами и горелкой;

- газового баллона.

Падающий механизм состоит из корпуса, кассеты с проволокой, подающего и прижимного роликов и электродвигателя. Падающий ролик имеет насечку для лучшего контакта с проволокой и приводится во вращение электродвигателем.

К корпусу подающего механизма через разъемы подводятся и отходят электроэнергия, газ и вода.

Горелка состоит из корпуса, сопла и наконечника. К корпусу по шлангам подводятся электроэнергия, защитный газ и вода. Материал наконечника должен обладать высокой электропроводностью и твердостью. Этим условиям удовлетворяют различные марки бронз на основе меди.

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа по сравнению с ручной дуговой сваркой имеет ряд преимуществ:

- производительность;

- экономичность;

- возможность автоматизации;

- в некоторых случаях лучшее качество шва.

studfiles.net

Пособие для «чайников»: особенности дуговой сварки электродами

Сварка электродом – это способ дуговой электросварки, используемый для совмещения металлических изделий. Данный метод получил свое название за счет сварочной дуги – длительного потока энергии, который возникает в электроде при сварке металла под высокой температурой. Проводник (электрод) – это металлический провод со специальным покрытием, являющимся инертной средой во время процесса работы. Она, как правило, состоит из известняка, глинозема, магнезии, никеля, железа и марганца. Далее рассмотрим, как правильно сварить металл, без недочетов и изъянов.

Азы электросварки

Электросварка – это надежный метод создания неразъемного соединения между деталями. Существует множество видов сварки, которая применяется для металла, пластмассы (без электродов), керамики и прочих материалов.

При сварке электродом совмещение деталей заключается в плавке краев двух деталей, под воздействие электрической дуги, в результате чего они соединяются в одно целое, создавая крепкий вечный шов.

Прежде чем приступить к работе, необходимо разобраться, как правильно варить металл. В первую очередь от умения пользоваться аппаратом и верно держать электрод зависит безопасность и качество соединения деталей.

Прежде всего, важно запастись множеством проводников, чтобы учение довести до автоматизма. Лучше всего выбирать диаметр не более трех миллиметров, это самый оптимальный размер для обучения и электродуговой сварки тонких металлических изделий.

Чтобы приступить к работе, требуется к аппарату подключить обратный кабель к минусовому контакту. К плюсовому же подключается держатель проводников энергии.

Для начала, перед процессом сварки электродом, нужно полностью подготовить металлические изделия – очистить их от краски, масла, пыли и прочих частиц, которые могут помешать качественной электросварке.

Особенности сварки электродом

Кроме изучения, как правильно варить сваркой, нужно знать, что она имеет ряд преимуществ и недостатков. Качество работы напрямую зависит от оборудования. Чем оно дороже – тем мощнее и качественнее. Ручные аппараты должны выполнять следующие функции:

Кроме этого, данный аппарат имеет и некоторые недостатки:

Касаемо последнего пункта: электродуговая сварка требует специальной формы одежды оператора и использование специальных очков и маска «хамелеон», которая защищает зрение, но при этом обеспечивает хорошую видимость.

Технология дуговой сварки

Электродуговая сварка выполняется по определенной технологии для обеспечения хорошего, гладкого и прочного соединения изделий.

Существует несколько способов поджога дуги:

Свойства проводников также могут быть разными при различных методах поджога. Это связано от покрытия на нем. Некоторые поджечь легче, некоторые сложнее, но каждый вид материала имеет свои достоинства и недостатки.

Создать дугу новым электродом намного проще. Достаточно ним коснуться металла, и сразу поднять на расстояние 2-3 миллиметра. Когда проводник поджигался многоразово, на его конце возникает шлаковая пленка. В таком случае нужно точечно ударить материалом несколько раз до образования искры.

Длина дуги – это величина, которая указывает на промежуток электрода и детали, между которыми происходит электрический разряд. Этот показатель напрямую зависит от диаметра электрода и выбирается от 0,5 до 1,2 его диаметра. Для получения качественного шва, электрод нужно держать максимально близко к детали.

Подготовительный этап

Прежде, как варить сваркой электродами металл, нужно все подготовить. Во-первых, подключить аппарат. Во-вторых, зачистить детали и надежно их закрепить, чтобы они не «гуляли» под аппаратом. В-третьих, сварщик должен надеть защитную маску.

Для начала рекомендуется потренироваться, как на металле зажигается материал, чтобы ориентироваться, каким способом лучше будет работать.

Образование дуги

При сварке для начинающих рекомендуется поддерживать короткую дугу, чтобы создать идеальную дорожку, без изъянов. С первого раза это не получиться – нужно некоторое время тренироваться.

Чем короче дуга, тем меньше металлических капель она дает и легче создавать качественное сплавление. При этом проводник расплавляется равномерно и плавно, обеспечивая достаточную глубину проплавления. Длину дуги новичок сможет контролировать по звуку оборудования. При короткой – он равномерный, при длинной – громкий и резкий.

Теоретически, как сваривать металл, знает каждый, но на практике необходимо долго учиться создать качественную дугу. Если она обрывается, ее нужно заново возбуждать и «запаивать» пробелы в швах. От силы тока зависит качество дуги, а от нее – качество шва.

При ошибочном подходе, можно образовать ожог на изделии, где в дальнейшем материал начнет портиться.

Формирование шва

Чтобы соединить металл электросваркой, важно создать надежный и качественный сплав между материалами. Различают несколько видов основных швов:

  1. Ниточный – это самый простой способ, который может создать даже начинающий мастер. Он характеризуется продольными поступательными движениями и шириной, не более 3 мм. Он не создает надежное крепление и может быть использован на тонких и незначительных деталях. С такой дорожки рекомендуется начинать обучения для молодых мастеров, чтобы потом перейти к более сложным технологиям.
  2. Продольно-поперечный тип создается в соответствии с названием. То есть, при этом нужно обладать знаниями и умениями, как правильно вести электрод в нескольких направлениях – вертикально и горизонтально. Такая дорожка намного прочнее предыдущего. Он отличается долговечностью и имеет ширину 1-1,5 сантиметра. Самая распространенная технология для такого шва – зигзаг, при котором проводник ведется от края до края по 10-15 мм в каждую сторону. При этом, очень важно соблюсти длину дуги, чтобы получить идеальную дорожку с минимальными примесями шлака.
  3. При движении рабочего элемента в трех разных направлениях создается крепкий, «мертвый» и надежный шов. Изначально он начинается, как продольно-поперечный, но потом нужно создать возвратные движения, которые позволяют повторно проработать заваренную линию для большей надежности скрепления материалов. Здесь необходимо верно держать прибор, иначе под слишком большим наклоном соединительная дорожка получится толстой и неравномерной.

По завершению работы обязательно нужно сбить шлак с соединения, чтобы оставить идеально ровную полосу сваривания. При ошибочной работе, дорожка будет неровной, с пробелами и деформациями. Кроме эстетического вида, такое качество варки может отразиться на дальнейшей эксплуатации данных изделий.

Обзор основных ошибок начинающих

Как правильно варить сваркой – разобрались. По стандартам, основные ошибки делятся на 6 критериев:

Чтобы все получалось быстро и качественно, предлагаем ознакомиться с самыми распространенными ошибками сварки металла, которые совершают новички:

  1. Выбор неверной длины дуги – самая частая оплошность, которую допускают новички и не очень опытные мастера. При короткой длине поверхность сплавления получается неравномерной и слишком грубой. При этом шов получается не качественным из-за большого содержания шлаков. Когда дуга наоборот, длинная, сваривание получается неравномерным, с большим количеством разбрызгиваемых капель металла. Кроме этого, большое расстояние электрода и детали способствует нестабильности дуги, что провоцирует «пробелы» в шве.
  2. Неправильная скорость управления аппаратом. При быстром перемещении проводника получается неравномерный валик, который содержит много шлаков. Такая электросварка долго не продержится, так как считается, что деталь сваренна плохо из-за тонкости шва. При слишком медленном перемещении, валик получается толстым и громоздким.
  3. Не так установленные настройки на аппарате. Важно установить ампераж, в соответствии с типом рабочего изделия и размером проводника. При низком ампераже дорога будет тонкой и неравномерной, что приводит в неполному сплавлению. Что касается чрезмерно высокого напряжения, то дорожка в итоге выходит плоская и плотная, содержащая большое количество шлака.
  4. Некачественная подготовка поверхности. Недостаточная очистка от остатков лакокрасочных изделий, масла, жира или пыли приводит к «пробелам» и неровностям дорожки. В результате полоса будет хлипкой, что в будущем приведет к деформации данного изделия.
  5. Наклон проводника также играет важную роль в создании плотного и надежного соединения. При сильном наклоне по отношению к горизонтали получается неравномерная дорожка с острыми чешуйками. Если же его поставить слишком прямо, то есть перпендикулярно, тогда чешуйки получаются слишком плотные и создают высокий валик с большим количеством шлака.

Кроме описанных технических недочетов, часто результатом неудачного совмещения становится неисправный аппарат, несоответствие тока и материала, неправильно подготовленная рабочая поверхность и другие правила сварки, которые следует учитывать.

В завершении стоит отметить, что при электродуговой сварке электродом надо учитывать ряд критериев, от которых будет зависеть результат. Самое основное – это создание качественного и ровного шва. Для этого требуется знать, как правильно варить металл и гармонично сочетать несколько факторов:

При полном соответствии всех критерий получится качественное неразъемное сплавление, которое прослужит долгие годы без поломок и деформаций.

Технология сварки – это та база, которую необходимо досконально изучить. К практике рекомендуется приступать тогда, когда начинающий мастер полностью ознакомится с теоретическим фундаментом. А зная, как правильно сваривать металл, на практике остается только отточить мастерство.

svarkaed.ru

Различия автоматической и ручной сварки

Процесс полуавтоматической и автоматической сварки под слоем флюса принципиально отличается от ручной дуговой сварки.

В отличие от электрода сварочная проволока не имеет покрытия. Дуга 10 (рис. 1) горит между торцем сварочной проволоки 1 и свариваемой заготовкой 11 под слоем флюса 12 толщиной от 2 до 5 сантиметров.

Сварочная проволока непрерывно поступает в зону сварки с помощью подающих роликов 2 со скоростью подачи Vп. К сварочной проволоке через скользящий контакт контактные ролики 15 подключают гибкий медный кабель большого сечения от источника сварочного тока 7. Второй кабель подключают к свариваемой заготовке 11. В зону сварки

из специального бункера 13 поступает гранулированный сварочный флюс. Длину сварочной проволоки от места подвода тока до сварочной дуги ( кончика проволоки ) называют вылетом 14.

Под воздействием тепловой энергии дуги плавится свариваемый металл, сварочная проволока и часть флюса,            прилегающая к зоне горения дуги. При горении сварочной дуги 10 пары металла, флюса и газы 3, воздействуя на расплавленный флюс 5, образуют свод 4, который защищает область горения дуги сверху. Расплавленный флюс, имея меньшую плотность, всплывает на поверхность расплавленного металла 9 сварочной ванны. Остывая, флюс покрывает место сварки достаточно плотной шлаковой коркой 6. После сварки шлаковую корку удаляют.

В процессе сварки сварочная проволока перемещается вдоль шва со скоростью сварки Vсв, которую следует согласовывать со скоростью подачи сварочной проволоки Vп. По мере перемещения сварочной дуги расплавленный металл сварочной ванны кристаллизуется и формируется шов 8.

Рис. 1. Сварка под слоем флюса

Расплавленный металл сварочной ванны и металл шва защищены от воздуха слоями жидкого шлака , шлаковой корки и флюса. Кроме того, компоненты, входящие в состав флюса, раскисляют и легируют металл.

Таким образом слой флюса:

• практически ликвидирует разбрызгивание расплавленного металла;

• обеспечивает устойчивое горение дуги;

• способствует более полному раскислению и легированию металла сварочной ванны по сравнению с ручной дуговой сваркой;

• защищает жидкий металл от воздействия воздуха;

• обладает низкой теплопроводностью и тем самым замедляет

процесс охлаждения, что благоприятно сказывается на улучшении физико механических характеристик металла шва.

Основными преимуществами сварки под слоем флюса по сравнению с ручной дуговой сваркой являются:

• высокая производительность;

• более высокое качество сварного соединения;

• возможность механизации и автоматизации процесса сварки;

• улучшение условий труда сварщиков.

Повышение производительности в 5…15 раз, по сравнению с ручной дуговой сваркой, достигается за счет использования больших сварочных токов.

Повышение силы сварочного тока в несколько раз ( табл. 1) возможно благодаря замене тонкого электродного покрытия при ручной сварке на слой флюса толщиной 2…5 см при автоматической.

Сила тока при ручной и автоматической сварке

Таблица 1

Диаметр электрода

Сила тока, А

dэл или проволоки

d, мм

Ручная электродуговая сварка

Автоматическая сварка под слоем флюса

2

50…65

200…500

3

80…130

350…600

4

125…200

400…800

5

190…350

500…1000

Большие силы тока, используемые для автоматической сварки, невозможны при ручной сварке, поскольку металл электрода не будет попадать в сварочный шов, разбрызгиваясь во все стороны. При автоматической сварке слой    флюса плотно облегает сварочную ванну с расплавленным металлом и плавящуюся электродную проволоку, препятствуя разбрызгиванию жидкого металла. Поэтому потери металла на угар и разбрызгивание при автоматической сварке составляют 1…3%, а при ручной сварке для значительно меньших токов 5…30%.

Увеличение сварочного тока и скорости сварки за счет механизации позволяет сваривать металл большей толщины и увеличить количество наплавляемого в шов металла в единицу времени.

Коэффициент наплавки при сварке под слоем флюса равен 14…18

г/(А ⋅ ч), что примерно в полтора два раза больше чем при ручной дуговой сварке.

Улучшение качества сварных соединений достигается за счет:

• защиты расплавленного металла от воздействия кислорода, водорода и азота воздуха;

• замедленного охлаждения сварного шва под шлаковой коркой;

• более глубокого проплавления металла, что исключает непровары

в сварных швах;

• улучшения формы шва и сохранения постоянства его физико механических характеристик.

Основные недостатки сварки под слоем флюса:

• ограничение использования при отличающихся от горизонтального пространственных положениях швов;

• невозможность визуального наблюдения за процессом формирования шва.

Материал взят из книги Автоматическая электродуговая сварка под слоем флюса (Ю.М. Сас)

studik.net

Технология дуговой сварки полуавтоматом

Дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде защитного инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки (MIG/MAG – Metal Inert/Active Gas) является наиболее употребимым методом в Европе, США и Японии. Его популярности способствуют высокая производительность и простая возможность автоматизации процесса сварки.

Технология сварки полуавтоматом несколько отличается от простой дуговой. Главное отличие – это безопасность техники и автоматизация процесса. Благодаря тому, что металлическая проволока во время сварки подается автоматически в зону сварки через сварочный пистолет, MIG/MAG часто называют полуавтоматической сваркой, так как обычно сварщик перемещает горелку вдоль шва вручную. Если при ручной дуговой сварке всю работу выполняет человек, то здесь требуются меньшие усилия.

Сварка MIG/MAG была изобретена в США в 1948 г. Изначально в ней использовались только инертные газы или аргон, содержащий лишь небольшие доли активных компонентов (например, кислорода). С 1953 г. в СССР вместо дорогостоящих инертных газов стали применять дешевый активный газ, а именно диоксид углерода (СО2). До недавнего времени углекислота являлась наиболее распространенным видом защитного газа для полуавтоматической сварки. Сейчас наилучшим видом защитного газа для сварки стальных конструкций считаются сварочные смеси Ar + CO2.

Кромки свариваемого изделия расплавляются дугой, горящей между изделием и плавящейся электродной проволокой, непрерывно поступающей в дугу (рис. 36). Проволока одновременно служит и токопроводящим электродом, и присадочным материалом. Дуга расплавляет проволоку и кромки изделия, образуя сварочную ванну. Дуга, металл сварочной ванны, плавящийся электрод и кристаллизующийся шов защищены от воздействия окружающей среды газом, подаваемым в зону сварки горелкой. По мере перемещения дуги сварочная ванна кристаллизуется, образуя сварной шов.

Метод MIG/MAG может использоваться для сварки как низко-, так и высоколегированных (нержавеющих) сталей, а также для сварки конструкций из алюминия и его сплавов. При этом обеспечивается высокое качество сварных соединений разнообразных металлов и их сплавов разной толщины, особенно при сварке в инертных газах из-за малого угара легирующих элементов. Эта технология обеспечивает высокую производительность сварочного процесса в различных пространственных положениях с хорошим качеством швов и низкую стоимость при использовании активных защитных газов.

Относительно новым применением этого метода является высокопроизводительная пайка MIG/MAG в среде защитного газа. Причем возможно различное сочетание соединяемых материалов: железо – железо, медь – медь, медь – железо и пр.

Рис. 36. Схема сварки MIG/MAG:

1 – изделие; 2 – капли электродного металла; 3 – металл шва; 4 – шлак; 5 – расплавленный металл; 6 – сварочная дуга; 7 – сопло горелки; 8 – поток защитного газа; 9 – сварочная проволока; 10 – механизм подачи сварочной проволоки

Современные производители выпускают много разного оборудования для сварки. Но, независимо от производителя и марок, принцип работы у всех полуавтоматов один: они дают сварочный ток, подают проволоку и регулируют поток газа.

Сварочные полуавтоматы бывают компактными или универсальными. У компактного устройства источник питания, управление и устройство подачи проволоки размещены в одном корпусе (рис. 37). Радиус действия равен длине пакета шлангов горелки и составляет 3–5 м в зависимости от диаметра используемого проволочного электрода. У универсального полуавтомата устройство подачи проволоки размещается отдельно в кожухе и связано с источником тока и устройством управления с помощью промежуточного кабеля. Его можно установить рядом с изделием, благодаря чему радиус действия увеличится на 10–20 м по сравнению с компактным устройством. Подающий проволоку механизм может быть тянущим, толкающим или универсальным, т. е. выполнять сразу две функции.

Рис. 37. Схема подключения сварочного полуавтомата:

1 – баллон с защитным газом; 2 – регулятор давления и расхода газа; 3 – рукав газовый; 4 – сварочный полуавтомат; 5 – сварочная проволока; 6 – пакет шлангов; 7 – горелка; 8 – провод массы с зажимом; 9 – изделие

Источник питания понижает высокое напряжение сети и обеспечивает подачу требуемого тока высокой силы даже в случае короткого замыкания. Так как при сварке MIG/MAG используется только постоянный ток, в качестве источников тока применяются только выпрямители и инверторы (принцип их действия был описан выше в главе «Источники сварочного тока»).

Для того чтобы соответствовать особым требованиям различных производственных задач, источники питания должны быть регулируемыми. У простых устройств для сварки MIG/MAG регулирование производится с помощью расположенного с первичной стороны трансформатора ответвления обмотки и переключателя ступеней обмоток трансформатора. В более дорогих источниках питания установка тока происходит в выпрямительной части с помощью управляемых вентилей (тиристоров). Некоторые аппараты сварки MIG/MAG оснащаются инверторами в качестве источников питания.

Качество сварки MIG/MAG в значительной мере зависит от правильности выбора режимов работы сварочного аппарата (напряжение дуги, ток – скорость подачи проволоки, скорость сварки), а также от правильности выбора и расхода защитного газа (скорость подачи газа через сопло). Для регулировки расхода защитного газа целесообразно использовать редукторы с расходомерами поплавкового вида.

В устройстве подачи проволоки проволочный электрод с помощью подающих роликов подается к месту сварки в соответствии со скоростью его расплавления. При этом электрод вытягивается с катушки и проводится по пакету шлангов, на конце которого расположена горелка. Для этого перед подающими роликами расположен направляющий мундштук, приводящий проволоку в нужное положение, а позади роликов, в начале пакета шлангов, – приемный мундштук для проволоки. Установки механизированной сварки оснащаются еще и промежуточным направляющим устройством, устраняющим предварительный изгиб проволоки, возникающий вследствие наматывания ее на катушку.

Подающие ролики приводятся в движение электродвигателем постоянного тока с плавно регулируемой установкой скорости вращения. В современных устройствах для регулируемой сварки скорость подачи проволоки измеряется тахометром и регулируется вне зависимости от нагрузки. При сварке MIG/MAG скорость подачи проволоки, как правило, составляет от 2 до 20 м/мин, а в высокопроизводительных аппаратах и больше.

В пакет шлангов входят все необходимые виды проводки, т. е. электропроводка, шланг для подачи защитного газа, шланг подачи проволоки, управляющая линия, а у устройств, рассчитанных на высокие значения силы тока, – также подача и отвод охлаждающей жидкости. У аппаратов с водяным охлаждением электропроводка находится в линии рециркуляции воды. Поэтому сечение проводки может быть меньше, чем в аппаратах без охлаждения, а пакет шлангов становится более гибким.

Шланг подачи проволоки при сварке нелегированных и низколегированных сталей представляет собой стальную спираль. При использовании проволочных электродов из хромоникелевой стали или из алюминия и других металлов для подачи используется шланг из износостойкого синтетического материала (например, тефлона) с лучшим коэффициентом трения, чем у стали.

Благодаря линии управления управляющие сигналы передаются от горелки к системе управления. Для этого на держателе горелки находится переключатель, с помощью которого можно управлять необходимыми при сварке функциями. Например, включать низкую скорость подачи проволочного электрода при зажигании и настройку времени затухания дуги при завершении сварки. Благодаря настраиваемой низкой скорости подачи проволочного электрода при зажигании процесс зажигания становится надежнее, так как еще слабо горящая дуга на холодном изделии не тушится быстро подаваемой проволокой.

Настраиваемое время затухания, т. е. отключение подачи проволоки чуть раньше, чем сварочного тока, предотвращает пригорание электрода в кратере в конце шва. Другая программа предотвращает образование слишком большой капли на конце проволоки при окончании сварки, которая могла бы помешать при новом зажигании. Есть возможность плавного пуска тока в начале и соответствующего понижения тока при окончании сварки.

На конце пакета шлангов находится сварочная горелка. Горелки выпускаются нескольких типов. Чаще всего применяют S-образные горелки (рис. 38). Они обладают небольшим весом, благодаря чему обеспечивается очень хороший доступ дуги к месту сварки. Вместо такой горелки можно приобрести горелку для скоростной сварки или сварочный пистолет (двухтактную горелку). Для цифровой сварочной установки производятся специальные горелки с жидкокристаллическим дисплеем и дистанционным регулятором, при работе с которыми можно считывать параметры сварочного процесса с дисплея и регулировать их с горелки. Бывают и горелки, непосредственно на которых расположена мини-катушка для очень мягкой и тонкой проволоки. Двигатель подачи проволоки у таких горелок находится в держателе.

Рис. 38. Горелка для сварки MIG/MAG:

а – общий вид S-образной горелки; б – сечение пакета шлангов; в – сечение головки; 1 – пакет шлангов; 2 – рукоятка; 3 – кнопка «Пуск»; 4 – гусак; 5 – сопло; 6 – сварочная проволока; 7 – спираль; 8 – силовой кабель; 9 – кабель управления; 10 – газовый шланг; 11 – изолятор; 12 – внешний диффузор; 13 – внутренний диффузор; 14 – защитный газ; 15 – наконечник

В зависимости от установленных сварочных параметров и используемого защитного газа при сварке MIG/MAG устанавливаются различные формы переноса электродного металла, называемые также рабочими состояниями дуги. При этом значение имеют как физические явления, такие как поверхностное натяжение и вязкость металла, сила тяготения и плазмоток, так и электрические силы, например сила Лоренца. Лоренцева сила, называемая также пинч-эффектом, – это сила, зависящая от окружающего магнитного поля и направленная радиально внутрь (рис. 39). Она сужает расплавленный конец электрода и отрывает от него отдельные капли.

Короткая дуга. Короткая дуга появляется при низких силах тока и напряжениях дуги. Ее название означает не только то, что речь идет об очень короткой дуге, но и то, что при такой дуге происходит перенос металла особого рода. Под влиянием тепла дуги на конце электрода образуется маленькая капля, которая уже в скором времени входит в контакт со сварочной ванной из-за небольшой длины дуги. Возникает короткое замыкание, и дуга гаснет. Капля всасывается сварочной ванной с конца электрода вследствие воздействия поверхностного натяжения ванны, пинч-эффект не оказывает существенного влияния на отделение капли из-за небольшой силы тока. Затем дуга снова загорается. Этот процесс регулярно повторяется, в зависимости от используемого защитного газа, примерно 20–100 раз в секунду. Во время фазы короткого замыкания ток возрастает, однако из-за небольших размеров капли эта фаза длится очень недолго, и пики тока оказываются не очень высокими. Кроме того, скорость возрастания тока в обычных источниках ограничивается дроссельными катушками в сварочном контуре. Поэтому повторное зажигание дуги после короткого замыкания происходит плавно и без сильного брызгообразования. В инверторах избыточное возрастание тока предотвращается программным обеспечением источника питания. Такой процесс происходит во всех защитных газах и в особенности подходит для сваривания корневых слоев, тонких листов и для сварки в стесненных условиях.

Рис. 39. Схематическое изображение действия пинч-эффекта:

1 – электрод; 2 – формирование капли металла

Длинная дуга. Длинная дуга возникает в верхней части диапазона мощности (т. е. при высоких силах тока и напряжения), когда сварка ведется в среде диоксида углерода или в среде защитных газов с высоким содержанием углекислоты (≥ 25 %). В этом случае образование дуги на конце электрода очень ограничено, пинч-эффект проявляется очень слабо или не проявляется совсем. На конце электрода образуются крупные капли, переходящие в изделие в основном под влиянием силы тяжести. При этом между каплей и сварочной ванной зачастую образуются закорачивающие перемычки, по которым в сварочную ванну переходит материал присадки. В отдельных случаях встречается и свободный переход очень крупных капель. Короткие замыкания длятся в этом случае дольше из-за большой массы капель. Вследствие этого возникают очень высокие токи замыкания, ведущие к сильному брызгообразованию при повторном зажигании дуги, сварочная ванна большая и горячая. Поэтому этот процесс пригоден только для сварки в позициях РА и РВ (в нижнем положении и для горизонтального шва на вертикальной плоскости). Сварка в стесненных условиях невозможна.

Капельная дуга. В среде аргона и смесей с высоким содержанием аргона дуга при образовании капли окутывает весь конец электрода, поэтому при достаточной силе тока пинч-эффект может проявиться оптимально. Переход материала происходит без короткого замыкания и значительного образования брызг. Капельная дуга появляется в среде богатых аргоном газов в верхнем диапазоне мощности. Образуется большая и горячая сварочная ванна, поэтому с некоторыми ограничениями этот процесс допустим для сварки в стесненном положении.

Смешанная дуга. Между короткой дугой, с одной стороны, и капельной и длинной дугами, с другой стороны, можно поместить смешанную дугу, при которой переход материала происходит как в коротком замыкании, так и в свободном падении. Однако в этой части диапазона возникает сильное брызгообразование, в том числе в среде богатых аргоном смесей. Поэтому рекомендуется избегать средней части диапазона силы тока либо использовать в ней импульсную дугу.

Импульсная дуга. Импульсная дуга появляется, если для сварки вместо постоянного тока используется импульсный ток. Регулируемыми параметрами этого вида дуги, помимо скорости подачи проволоки, являются, в зависимости от модуляции источника тока, основной ток и основное напряжение, импульсный ток и импульсное напряжение, длительность и частота импульсов. Под воздействием пинч-эффекта от конца электрода в каждой импульсной фазе отделяется по одной капле. Сварочный процесс характеризуется образованием маленьких капель и незначительным брызгообразованием. При жестко заданных значениях основного тока (напряжения), импульсного тока (напряжения) и длительности импульса можно установить мощность с помощью подачи проволоки и регулировать длину дуги с помощью изменения частоты импульсов. Импульсная дуга появляется во всем диапазоне мощности и хорошо подходит для сварки в стесненных условиях при низких и средних значениях силы тока.

Защитные газы. При сварке MIG/MAG используют чистые инертные и активные газы, смеси газов в различных сочетаниях: инертные + инертные, инертные + активные и активные + активные (табл. 21). Водород при сварке плавящимся электродом не применяется из-за высокого разбрызгивания. Активный газ двуокись углерода (СО2) регламентируется ГОСТ 8050–85, кислород газообразный (О2) – ГОСТ 5583–78. Расчет расхода защитного газа Нг в литрах или кубических метрах на 1 м шва для малого производства производится по следующей формуле:

Нг = (Нуг × Т + Ндг),

где Нг – удельный расход защитного газа, приведенный в табл. 22, м3/с (л/мин);

Т – основное время сварки n-го прохода, с (мин);

Ндг – дополнительный расход защитного газа на выполнение подготовительно-заключительных операций при сварке n-го прохода.

При MIG-сварке алюминия плавящимся электродом в инертном газе устанавливаются несколько бо́льшие значения расхода газа из-за высокой окисляемости материала; при смесях аргона и гелия – значительно бо́льшие вследствие невысокой плотности гелия.

Присадочно-электродный материал. Наиболее часто используемые диаметры электродов для сварки MIG/MAG составляют 0,8; 1,0; 1,2 и 1,6 мм. Диаметры порошковых проволок начинаются чаще всего от 1,0 мм. Нелегированные и низколегированные проволочные электроды применяются, как правило, в исполнении с омедненной поверхностью. Благодаря меднению снижается сопротивление трения скольжения при подаче и улучшается электрический контакт.

Высоколегированные проволоки нельзя покрывать медью гальваническим или электролитическим способом, и они поставляются с белой поверхностью без покрытия. Сварные проволоки из алюминия также применяются с поверхностью без покрытия. Проволочные сварочные присадки для сварки в среде защитного газа поставляются на катушках с воротом, оправкой либо на корзиночных катушках.

При сварке в углекислом газе малоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей необходимо применять кремний-марганцовистые проволоки, а для сварки легированных сталей – специальные проволоки (табл. 23).

По ГОСТ 2246–70 предусматривается изготовление 75 марок сварочных проволок, в том числе и для сварки в защитных газах, диаметром от 0,3 до 12,0 мм. Средне– и сильноокислительные газы группы М2 и МЗ (Аг ++ СО2, Аг + О2, Аr + СО2 + О) и С (СО, СО2 + О2) применяются в сочетании с проволоками, содержащими раскислители Mn, Si, Al, Ti и др. (например, Св-08Г2С, Св-08ГСМТ, Св-08ХГ2С).

Порошковые проволоки применяются для сварки без защиты и с дополнительной защитой зоны сварки углекислым газом. По типу сердечника порошковые проволоки можно разделить:

1) на самозащитные: рутил-органические, карбонатно-флюоритные, флюоритные;

2) газозащитные: рутиловые, рутил-флюоритные.

Применение порошковых проволок вместо сплошных позволяет легировать шов в широких пределах и повышать стойкость его против пор и горячих трещин, обеспечивать заданные механические свойства. Кроме того, наличие шлака снижает разбрызгивание, набрызгивание и улучшает форму шва.

У сварки полуавтоматом масса достоинств, одним из которых является возможность проведения работ без защитного газа. При этом типе сварки не нужно покупать баллоны с газом, а порошковая проволока имеется в широком ассортименте. В зависимости от ее состава можно сформировать необходимый шов и организовать оптимальный режим горения дуги. Как и при сваривании алюминия, в этом случае применяется обратная полярность. Это нужно для повышения температуры сварочной дуги и расплавления флюса.

Подготовка металлапод MIG/MAG сварку. Чтобы в наплавленном металле не было пор, кромки сварных соединений необходимо зачищать от ржавчины, грязи, масла и влаги на ширину до 30 мм по обе стороны от зазора. В зависимости от степени загрязнения зачищать кромки можно протиркой ветошью, зачисткой стальной щеткой, опескоструиванием, а также обезжириванием с последующим травлением. Следует заметить, что окалина почти не влияет на качество сварного шва, поэтому детали после газовой резки могут свариваться сразу после зачистки шлака.

Кромки под сварку разделывают в соответствии с технологическими требованиями.

Зажигание электрической дуги. После включения переключателя горелки проволочный электрод приходит в движение с установленной скоростью. Одновременно к нему подключается электрический ток и начинается подача защитного газа. При прикосновении к поверхности изделия возникает короткое замыкание. Из-за высокой плотности тока на конце электрода в точке соприкосновения начинается испарение материала и происходит зажигание дуги. При высокой скорости подачи еще слабая дуга может быть потушена быстро подаваемой проволокой, так что зажигание произойдет только со второй или третьей попытки. Поэтому рекомендуется производить зажигание на сниженной скорости подачи и переключаться на требуемую высокую скорость только после того, как дуга начнет гореть стабильно. Современные сварочные аппараты MIG/MAG для облегчения зажигания имеют функцию «ползучая скорость».

Зажигание должно производиться только в пределах соединения и на тех местах, которые сразу после зажигания должны быть снова расплавлены. От непроваренных точек зажигания могут расходиться трещины из-за высокой скорости остывания этих локально нагретых мест.

Ведениегорелки. Горелка наклоняется на 10–20° в направлении сваривания и ведется волочащим или колющим движениями (рис. 40). Колющее движение горелки обычно используется при сварке массивной проволокой, волочащее – при использовании порошковой проволоки со шлакообразующим покрытием. Горелка ведется слегка волочащим движением и в позиции сверху вниз, как правило, при сваривании тонких листов. У более толстых листов существует опасность, что из-за опережающего металла шва возникнут дефекты сцепления. Подобные дефекты могут возникнуть и при сварке в других положениях со слишком низкой скоростью. Поэтому следует избегать раскачивания горелки с широкой амплитудой, за исключением движения снизу вверх. Обычной формой маятникового движения является открытый треугольник. При слишком сильном наклоне горелки существует опасность всасывания воздуха в защитный газ.

Рис. 40. Положение горелки по отношению к основному материалу

Расстояние между горелкой и изделием должно быть таким, чтобы между свободным концом электрода (нижней кромкой токоподводящего мундштука) и точкой соприкосновения дуги и изделия оставалось примерно 10–12 диаметров проволоки.

Выбор режимов сварки в средеуглекислого газа. При сварке в углекислом газе обычно применяют постоянный ток обратной полярности, так как сварка током прямой полярности приводит к неустойчивому горению дуги. Переменный ток можно применять только с осциллятором, однако в большинстве случаев рекомендуется только постоянный ток.

Диаметр электродной проволоки следует выбирать в зависимости от толщины свариваемого металла. Сварочный ток устанавливается в зависимости от выбранного диаметра электродной проволоки. С увеличением силы тока увеличивается глубина провара и повышается производительность процесса сварки. Скорость подачи электродной проволоки подбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить устойчивое горение дуги при выбранном напряжении на ней.

Напряжение дуги зависит от длины дуги. Чем длиннее дуга, тем больше напряжение на ней. С увеличением напряжения дуги увеличивается ширина шва и уменьшается глубина его провара. Напряжение дуги автоматически устанавливается в зависимости от выбранной величины сварочного тока при данной длине.

Основные режимы сварки полуавтоматом приведены в табл. 24 и 25.

Необходимую для сварщика информацию о значениях тока и напряжения можно увидеть на измерительных приборах, зачастую встроенных в аппараты. Если таковые не установлены, измерения можно производить с помощью внешних приборов либо сварщик должен ориентироваться на указанные в справочных таблицах скорости подачи проволоки. Тогда он должен настраивать правильную длину дуги, ориентируясь на то, что он видит и слышит.

На устойчивость процесса сварки и качества сварного шва большое влияние оказывает величина вылета. Вылетом электрода называется длина отрезка электрода между его концом и краем мундштука. С увеличением вылета ухудшается устойчивость горения дуги и формирования шва, а также увеличивается разбрызгивание. При сварке с очень малым вылетом затрудняется наблюдение за процессом сварки и часто подгорает контактный наконечник. Величину вылета рекомендуется выбирать в зависимости от диаметра электродной проволоки.

Кроме вылета электрода, необходимо выдерживать определенное расстояние от сопла горелки до изделия, так как с увеличением этого расстояния возможно попадание кислорода и азота из воздуха в наплавленный металл и образование пор в шве. Величину расстояния от сопла горелки до изделия следует выдерживать в значениях, приведенных в табл. 26.

Расход углекислого газа определяют в зависимости от силы тока, скорости сварки, типа соединения и вылета электрода. В среднем газа расходуется от 5 до 20 л/мин. Наклон электрода относительно шва оказывает большое влияние на глубину провара и качество шва. В зависимости от угла наклона сварку можно производить углом назад и углом вперед.

При сварке углом назад в пределах 5–10° улучшается видимость зоны сварки, повышается глубина провара и наплавленный металл получается более плотным. При сварке углом вперед труднее наблюдать за формированием шва, но легче наблюдать за свариваемыми кромками и направлять электрод точно по зазорам. Ширина валика при этом возрастает, а глубина провара уменьшается. Этот способ рекомендуется применять при сварке тонкого металла, где существует опасность сквозного прожога.

Скорость сварки устанавливается самим сварщиком в зависимости от толщины металла и необходимой площади поперечного сечения шва. При слишком большой скорости сварки конец электрода может выйти из-под зоны защиты газом и окислиться на воздухе.

Окончание сварки. Нельзя резко тушить дугу в конце шва или убирать горелку от конечного кратера. В первую очередь при сваривании толстых листов, где в наплавленных валиках большого объема могут возникнуть глубокие кратеры, рекомендуется медленно отводить дугу от ванны или, если позволяет аппаратура, задать программу заполнения конечного кратера. У большинства полуавтоматов можно задать также определенное время, в течение которого подача газа еще будет продолжаться, чтобы последний жидкий металл шва застывал в среде защитного газа. Но это будет действовать только в том случае, если горелка еще некоторое время будет находиться в конце шва.

© RuTLib.com 2015-2016

rutlib4.com


Смотрите также