Сварка в защитных газах – Сварка в защитных газах

alexxlab | 14.07.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Сварка в защитном газе | soedenimetall.ru

Сущность и преимущества.

Сварка в защитном газе является одним из способов дуговой сварки. При этом в зону дуги подается защитный газ, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферной воздуха, окисления и азотирования.

Известны следующее разновид­ности сварки в защитном газе: в инерт­ных одноатомных газах(аргон, ге­лий) , в нейтральных двухатомных газах (азот, водород), в углекислом газе. В практике наиболее широкое применение получили аргонодуговая сварка и сварка в углекислой газе. Инертный газ гелий применяется очень редко ввиду его  большой стоимости. Сварка в двухатомных газах (водород и азот) имеет ограниченное примене­ние, так как водород и азот в зоне дуги диссоциируют на атомы (Н₂↔H+H; N₂↔N+N) и в таком состоянии активно взаимодействуют с большинством металлов.

Сварку в защитном газе можно выполнять вручную, полуавтоматически и автоматически. Ручная сварка применяется при соединении кромок изделий толщиной до

25 … 30 мм и при выполнении коротких и криволиней­ных швов. Полуавтоматическая и ав­томатическая сварка применяется при массовом производстве сварных конст­рукций с прямолинейными швами.

Сварка производится как неплавящимся, так и плавящимся электродом. Неплавящиеся электроды служат только для возбуждения и поддержа­ния горения дуги. Для заполнения, разделки кромок в зону дуги вводят присадочный металл в виде прутков или проволоки. Применяются неплавя­щиеся электроды: вольфрамовые, угольные и графитовые. Вольфрамо­вые электроды изготовляют из прово­локи марки ВТ-15 диаметром 0,8 … 6 мм, содержащей 1,5 … 2,0% диокси­да тория. Торий способствует более легкому возбуждению и устойчивому горению дуги. Однако торий являет­ся радиоактивным веществом и его применение сопряжено с соблюдением специальных санитарных правил. Для сварки алюминия и его сплавов успеш­но применяют электроды из проволоки марки

ВЛ-10 (вольфрам с присадкой лантана). Лантан снижает расход вольфрама и повышает устойчивость горения дуги. Расход вольфрама при сварке незначителен и составляет при сварочном токе 300 … 400 А около 0,05 … 0,06 г на метр сварного шва. Угольные и графитовые электроды применяют редко, так как они не обеспечивают достаточно устойчивого горения дуги и сварной шов получает­ся пористым с темным налетом. Плавящиеся электроды применяют в виде сварочной проволоки, изготовленной по ГОСТ 2246—70 или из ме­талла, по химическому составу сходно­го со свариваемым металлом.

Преимущества сварки в защитном газе: хорошая защита зоны сварки от воздействия кислорода и азота воздуха; хорошие механические ка­чества сварного шва; высокая произ­водительность, достигающая при руч­ной сварке 50 … 60 м/ч

, а при авто­матической — 200 м/ч; отсутствие необходимости применения флюсов и последующей очистки шва от шлаков; возможность наблюдения за процес­сом формирования сварного шва; малая зона термического влияния; возможность полной автоматизации сварки.

Защитные газы.

Аргон — одноатомный инертный газ без цвета и запаха, тяжелее возду­ха. Получают аргон из воздуха, где его содержится 0,935% (по объему). Ар­гон поставляется по ГОСТ 10157—79 двух сортов: высшего и первого. Выс­ший сорт содержит 99,992% аргона, не более 0,006% азота и не более 0,0007% кислорода. Первый сорт содержит ар­гона 99,987%, азота — до 0,01% и кислорода — не более 0,002%. Аргон поставляется и транспортируется для использования в газообразном виде в баллонах типа А (

ГОСТ 949—73) под давлением 15 МПа. Баллоны окра­шены в серый цвет с зеленой полосой и зеленой надписью «Аргон чистый». Аргон не вступает во взаимодействие с расплавленным металлом сварочной ванны и предохраняет его от воздей­ствия кислорода и азота воздуха; применяется при сварке ответственных сварных швов и при сварке высоколегированных сталей, титана, алюми­ния, магния и их сплавов.

Гелий — одноатомный инертный газ без цвета и запаха. Газообразный гелий производится по ГОСТ 20461—75 двух сортов: высокой чистоты (99,985 гелия) и технический (99,8% гелия). Гелий транспортируется и поставляет­ся в баллонах типа А при максималь­ном давлении 15 МПа. Баллоны окрашены в коричневый цвет с над­писью «Гелий» белого цвета. Гелий используют так же, как аргон, но значительно реже ввиду его дефицит­ности и высокой стоимости.

Углекислый газ

СО₂ не имеет цвета и запаха. Получают его из газообраз­ных продуктов сгорания антрацита или кокса, при обжиге известняка и т. д. Поставляется в сжиженном состоянии в баллонах типа А вместимостью 40 л при максимальном давле­нии 20 МПа. Сварочная углекислота выпускается двух сортов: высшего чистотой 99,8% и первого — чистотой 99,5%. Балоны с углекислотой окра­шивают в черный цвет с желтой надписью «СО₂ сварочный». Углекис­лый газ, подаваемый в зону дуги, не является нейтральным, так как под действием высокой температуры он диссоциирует на оксид углерода и свободный кислород (СО₂↔СО + О). При этом происходит некоторое окис­ление расплавленного металла свароч­ной ванны и, как следствие, металл шва получается пористым с низкими механическими свойствами. Для уменьшения окислительного действия свободного кислорода применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих примесей (

марганца, кремния). При этом полу­чается беспористый шов с хорошими механическими свойствами. Углекислый газ применяется при сварке низкоуглеродистых и некоторых конструк­ционных и специальных сталей.

Для снижения влажности углекис­лого газа рекомендуется устанавливать баллон вентилем вниз. После отстаивания в течение 10…15 мин осторожно открывают вентиль и выпускают из баллона влагу. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество газа, чтобы удалить попавший в баллон воздух. Часть влаги задерживается в углекис­лоте в виде водяных паров, ухудшая при сварке качество шва. Кроме того, при выходе из баллона, от резко­го расширения происходит снижение температуры углекислоты и влага, конденсируясь в редукторе, забивает каналы и даже полностью закрывает выход газа. Для предупреждения за­мерзания влаги между баллоном и редуктором устанавливают электричес­кий подогреватель. Окончательное удаление влаги после редуктора про­изводится в осушителе, наполненном прокаленным медным купоросом, хро­мистым кальцием или другим влаго­поглощающим веществом.

Оборудование для сварки в защитном газе.

 

Рис. 1

Аргонодуговая сварка неплавящимся или плавящимся электродом производится на постоянном и переменном токе. Установка для ручной сварки постоянным током (рис. 1,а — неплавящимся электродом, б — пла­вящейся электродной проволокой) состоит из сварочного генератора пос­тоянного тока (или сварочного выпря­мителя) 1, балластного реостата 2, газоэлектрической горелки 3, баллона с газом, редуктора и контрольных приборов (амперметра, вольтметра и расходомера газа). Источником пи­тания дуги служат сварочные генера­торы постоянного тока с жесткой или пологопадающей внешней харак­теристикой

ГСГ-350 или ГСГ-500-2. Балластный реостат РБ-300 или РБ-200 включается в сварочную цепь для регулирования и получения малых значений сварочного тока и повыше­ния устойчивости горения дуги. Газоэлектрические горелки бывают различ­ной конструкции.

Рис. 2

Горелка ЭЗР-З-66 (рис. 2) сос­тоит из корпуса 1, сменного нако­нечника 2, рукоятки с устройством включения подачи газа 3 и газотокоподводящего кабеля 4. Диаметр сопла сменных наконечников—8 и 10 мм. Они позволяют использовать электро­ды диаметром 1,5; 2 и 3 мм, рас­считанные на сварочные токи до 150 А. Расход аргона составляет 120…360 л/ч. Масса горелки с газотокоподводящим кабелем ~

3 кг. Для сварки при больших сварочных токах 400… 450 А применяют также горелки типа АР-10-3 (большая), АР-7Б, АР-9, снабженные системой водяного охлаждения.

Рис. 3

Установка для ручной сварки пере­менным током (рис. 3) состоит из источника питания дуги 1, осцилля­тора 2, балластного реостата 3, газоэлектрической горелки 4, баллона с газом, редуктора и контрольных приборов (амперметра, вольтметра и рас­ходомера газа). Источники питания должны иметь повышенное вторичное напряжение, чтобы обеспечивать устойчивое горение дуги. Для этого в сварочную цепь включают два сварочных трансформатора с последователь­но включенными вторичными обмот­ками или применяют трансформатор типа ТСДА с повышенным вто­ричным напряжением холостого хода. Осциллятор обеспечивает быст­рое и легкое возбуждение и устойчивое горение дуги. Газоэлектрические го­релки применяют типа

ГРАД, отличающиеся легкостью. Горелка ГРАД-200 массой 0,2 кг допускает сварочные токи до 200 А, а горелка ГРАД-400 массой 0,4 кг — до 400 А.

Рис. 4

Полуавтоматическая сварка неплавящимся электродом производится шланговым полуавтоматом ПШВ-1 (рис. 4: 1 — сопло, 2 — вольфрамо­вый электрод, 3 — корпус, 4 — сва­рочная проволока, 5 — рукоятка, 6 — механизм подачи сварочной проволоки). Он предназначен для сварки металлов толщиной от 0,5 до 5 мм. Полуавтомат снабжен электродвига­телем, который через редуктор и гиб­кий вал, проходящий по шлангу, приводит во вращение ролики, распо­ложенные на газоэлектрической го­релке. Ролики протягивают по шлангу присадочную проволоку и подают в зону дуги. Скорость подачи прово­локи диаметром

1…2 мм устанав­ливается в пределах 8…50 м/ч. Сварку осуществляют постоянным то­ком или переменным током с вклю­чением в сварочную непь осциллятора. Полуавтомат позволяет выполнять сварку во всех пространственных положениях шва.

Рис. 5

Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом производитея с помощью полуавтоматов ПШПА-6, ПШПА-7 и ПШП-9. Первые два полуавтомата предназначены для сварки электродной проволокой диаметром 1,6…2,5 мм при сварочном токе до 300 А, а последний — для сварки малых толщин металла проволокой диаметром 0,5..1,2 мм при сварочных токах до 180 А. Комплект полуав­томата состоит из пульта управления, механизма подачи электродной проволоки с кассетой и газоэлектрической горелки в виде пистолета. Электродная проволока вытягива­ется из касеты по шлангу роликами, расположенными в пистолете. Ролики вращаются электрододвигателем через редуктор с помощью гибкого привода. Пистолет полуавтомата ПШПА-7 (рис. 5) предназначен для сварки многослойных швов деталей из алюминия, магния и их сплавов с толщи­ной кромок до 100…150 мм. Для предохранения от перегрева пистолет имеет водяное охлаждение. На рисунке: 1 — сопло, 2 — механизм пода­чи проволоки, 3— шланг для подачи проволоки, 4 — шланг для подвода ар­гона, 5 — провода управления, 6 — рукоятка.

Рис. 6

Автоматическая сварка может производился как неплавящимся, так и плавящимся электродом. На рис. 6 представлен автомат УДПГ-300 для сварки в защитном газе. На рисунке: 1 — сварочная головка, 2 — механизм подачи проволоки, 3 — электродная проволока, 4 — кассета с электродной проволокой, 5 — провода управления, 6—электродвигатель механизма подачи. Применяются специализированные сварочные тракторы АДСП-2 для сварки черных и цветных металлов толщиной 0,8 мм и более. Автоматы типа АТВ предназначены для сварки труб различного диа­метра неплавящимся вольфрамовым электродом и присадочной проволокой диаметром 1,6…2,0 мм.

Рис. 7

Сварка в углекислом газе производится полуавтоматическими и автоматическими аппаратами. Полуавтоматическая установка (рис. 7) состоит из сварочного преобразователя постоянного тока 9, газоэлектрической горелки 1, механизма подачи элек­тродной проволоки 2, аппаратного шкафа 8, баллона с углекислым га­зом 7, осушителя 5, подогревателя 6, редуктора 4 и расходомера 3. Хоро­шие результаты дают генераторы с жесткой или возрастающей внешней характеристикой.

Рис. 8

Газоэлектрические горелки служат для подвода газа и подачи электродной проволоки в зону дуги и для подвода сварочного тока к электрод­ной проволоке. Они выпускаются раз­личных типов для малых сварочных токов — до 300 А и для больших — до 1000 А. Последние снабжены водяным охлаждением. Механизм подачи элек­тродной проволоки используется от по­луавтоматов ПШ-5 и ПШ-54 или полуавтоматов ПШПА-6, ПШПА-7. Электродная проволока подается с постоянной скоростью независимо от напряжения дуги. Аппаратный шкаф содержит электрооборудование, необходимое для подвода сварочного тока и тока цепей управления к соответствующей аппаратуре уста­новки. Осушитель газа РОК-1 — 1 (рис. 8), начиненный обезвоженным мед­ным купоросом, применяют для удале­ния влаги из углекислого газа. Подог­реватель 2 с электронагреватель­ным элементом служит для подогрева углекислоты. Это необходимо для предупреждения замерзания редукто­ра, которое может произойти от пони­жения температуры газа при редуци­ровании.

Большое применение получил полу­автомат А-547у. Он предназначен для сварки листового материала толщиной до 3 мм во всех пространственных положениях электродной проволокой диаметром 0,8… 1,2 мм постоянным током обратной полярности. Источни­ками питания дуги являются выпрями­тели типа ВС-300 или ВДГ-301. Сварочный ток устанавливается в пределах от 60 до 300 А. Механизм подачи электродной проволоки вмон­тирован в чемоданчик и состоит из электродвигателя постоянного тока, роликов и катушки с проволокой. Реостат, включенный в обмотку дви­гателя, позволяет плавно изменять скорость вращения электродвигателя и тем самым изменять скорость подачи электродной проволоки в пределах 100…340 м/ч. Электродная проволока применяется марок Св-12ГС, Св-08ГС и Св-08Г2С.

Технология аргонодуговой сварки.

При аргонодуговой сварке по­стоянным током неплавящимся элект­родом используют прямую полярность. Дуга горит устойчиво, обеспечивая хорошее формирование шва. При об­ратной полярности устойчивость процесса снижается, вольфрамовый элек­трод перегревается, что приводит к не­обходимости значительно уменьшить сварочный ток. Вследствие этого производительность сварки снижает­ся. При автоматической и полуавтома­тической сварке плавящимся электро­дом применяется постоянный ток обратной полярности, при котором обес­печивается высокая производитель­ность. Кроме того, при сварке алю­миния, магния и их сплавов происхо­дит мощная бомбардировка поверх­ности сварочной ванны положительны­ми ионами, что наряду с процессом катодного распыления приводит к разрушению пленки оксидов алюми­ния и магния, облегчая процесс качественной сварки без применения флюсов.

При сварке переменным током неплавящимся электродом необходи­мо, чтобы источник тока имел более высокое напряжение холостого хода. Это обеспечивает устойчивое горение дуги и стабилизирует процесс сварки. Однако в связи с ограничением напряжения по условиям техники безопасности применяют ток допусти­мого напряжения, на который на­кладывают ток высокой частоты, включая в сварочную цепь осциллятор.

При сварке переменным током происходит частичное выпрямление тока вследствие различной электронной эмиссии вольфрамового электрода и свариваемого изделия. В периоды, когда вольфрамовый электрод является катодом, электронная эмиссия имеет большую интенсивность, прово­димость дугового промежутка повы­шается, а напряжение на дуге понижается. Вследствие этого свароч­ный ток увеличивается. В периоды, когда катодом является изделие, электронная эмиссия менее интенсив­на, в результате чего сварочный ток уменьшается. Ввиду этого появля­ется некоторая составляющая по­стоянного тока, что приводит к уменьшению тепловой мощности дуги, значительно затрудняет разрушение оксидной пленки при сварке алюми­ниевых и магниевых сплавов и тем самым способствует образованию по­верхностных и внутренних дефектов. Поэтому при сварке переменным током принимают меры по устранению или снижению составляющей постоян­ного тока. Для этой цели в сва­рочную цепь включают последова­тельно конденсаторную батарею ем­костью 100 мкФ на каждый ампер сварочного тока или аккумуляторную батарею (положительный полюс бата­реи присоединяют к. электроду). Применяется также последовательное включение в сварочную цепь активно­го сопротивления, но такая мера сни­жает устойчивость горения дуги и поэ­тому при такой схеме сварочной цепи приходится использовать источники питания дуги с повышением напря­жением холостого хода до 90… 120 В.

Возбуждение дуги при ручной сварке неплавящимся электродом производят на угольной или графито­вой пластинке. Возникающей дугой некоторое время разогревают элект­род, а затем быстро переносят дугу в начало разделки кромок. При сварке переменным током возбуждение дуги осуществляют с помощью осциллятора без короткого замыкания электрода на изделие. При полуавтоматической и автоматической сварке возбуждение дуги производят путем касания элект­родной проволокой вводной планки, которую устанавливают для преду­преждения дефекта в начале сва­риваемого шва.

Аргонодуговой сваркой можно вы­полнять швы стыковых, тавровых и угловых соединений. При толщине листов до 2,5 мм рекомендуется сварку производить с отбортовкой кромок. При малой величине зазора (порядка 0,1…0,5 мм) можно свари­вать тонколистовой материал толщи­ной 0,4…4 мм без отбортовки и разделки кромок. При этом чем меньше толщина свариваемых в стык листов, тем меньше допустимый зазор. Листы толщиной 4…12 мм сваривают встык с V-образной разделкой кромок при угле разделки 50…70°. Допустимый зазор в стыке составляет не более 1,0 мм. Расход аргона должен обеспечить надежную защиту электрода и металла сварочной ванны от воздействия воздуха. Следует учитывать конфигурацию свариваемого изделия, что бы при экономном расходовании газа создать хорошую защиту шва. Рекомендуются следующие соотношения:

Диаметр вольфрамового электрода, мм	1,5…2,0	2,5…3	3,5…4	4,5…6
Диаметр выходного отверстия сопла, мм	5…7	7…9	9…12	12…14
Расход аргона, л/мин	2…3	4…5	6…8	10…18

Перед началом сварки следует про­дуть шланг и горелку небольшой порцией аргона. Дугу возбуждают спустя 3…4 с после подачи аргона в горелку. Струя аргона должна защищать не только сварочную ванну, но и обратную сторону шва. Если доступ к обратной стороне шва затруд­нен, то применяют подкладки или флюсовую подушку.

Ручную сварку листов малой тол­щины (до ~6 мм) производят левый способом, при котором горелка перемещается по шву справа налево. Листы большой толщины (более 12 мм) сваривают правым способом, т. е. горелку ведут слева направо. Ось мундштука горелки при сварке тон­ких листов (толщиной до 4 мм) должна составлять с поверхностью свариваемых листов 75…80°. Приса­дочный пруток вводится в зону дуги под углом 10… 15° к поверхности свариваемых листов, т.е.  почти пер­пендикулярно 0си мундштука горелки. При сварке листов большей толщины ось мундштука горелки располагают почти перпендикулярно поверхности свариваемых листов. Длина дуги при арногодуговой сварке небольшая и составляет 1,5…2,5 мм при длине вы­ступающего вольфрамового электрода 6…12 мм. Дугу следует гасить посте­пенно, увеличивая дуговой промежуток. Подачу аргона в зону дуги сле­дует прекратить лишь спустя 10… 15 с после гашения дуги, чтобы защитить металл шва от воздействия воздуха до его затвердевания.

Автоматическая и полуавтомати­ческая сварка плавящимся электро­дом производится при постоянной ско­рости подачи электродной проволоки независимо от напряжения дуги. Постоянство длины дуги поддерживается автоматическим саморегулиро­ванием. Электродная проволока при­меняется диаметром 0,5…2 мм. Листы толщиной  до 5 мм соединяют стыковой сваркой без разделки кро­мок, а при толщине листов более 5 мм производят V-образную разделку шва с углом разделки 30…50°.

Вылет электрода устанавливают в зависимости от диаметра электродной проволоки:

Диаметр электродной проволоки, мм	0,5	0,8	1,0	1,6	2,0
Вылет электрода, мм	5…6	6…7	7…9	10…12	12…15
Минимальный ток, А	25…30	35…40	45…55	80…90	100…130

Сварочный ток влияет на характер переноса металла в шов: с его увеличением капельный перенос металла электрода сменяется струйным и глубина проплавления увеличивается. Значение тока, при котором металл электрода начинает стекать в сварочную ванну в виде тонкой струи, называют критическим. Практика показала, что при сварке алюминиевых сплавов критический ток 70 А на 1 мм² сечения проволоки.

Подготовка поверхностей под сварку включает обезжиривание растворителями, бензином авиационным или ацетоном техническим и затем удаление оксидной пленки механичес­кой зачисткой или химическим спосо­бом. Механическую зачистку произ­водят металлическими щетками из проволок диаметром до 5 мм. Химичес­кий способ включает травление в течение 0,5…1,0 мин (раствором, состоящим из 45…55 г едкого натра технического и 40…50 г фтористого натрия технического в 1 л воды), промывку проточной водой, нейтрализацию в 25…30%-ном водном растворе азотной кислоты в течение 1…2 мин, промывку в проточной воде, затем в горячей воде, сушку до полного испарения влаги. Обработку рекомендуется выполнять не более чем за 2…4 ч до сварки.

Технология дуговой сварки в углекислом газе.

Сварку в углекислом газе произво­дят почти во всех пространственных положениях, что очень важно при производстве строительно-монтажных работ. Сварку осуществляют при питании дуги постоянным током обратной полярности. При сварке постоянным током прямой полярности снижается стабильность горения дуги, ухудшается формирование шва и увеличиваются потери электродного металла на угар и разбрызгивание. Однако коэффициент наплавки в 1,6… 1,8 раза выше, чем при обратной полярности. Это качество используют при наплавочных работах. Сварку можно производить и на переменном токе при включении в сварочную цепь осциллятора. Источниками питания дуги постоянным током служат сварочные преобразователи с жесткой характеристикой ПСГ-350, ПСГ-500 и др.

Листовой материал из углеродис­тых и низколегированных сталей ус­пешно сваривают в углекислом газе; листы толщиной 0,6…1,0 мм сваривают с отбортовкой кромок. Допускается также сварка без отбортовки, но с зазором между кромками не более 0,3…0,5 мм. Листы толщиной 1,0…8,0 мм сваривают без разделки кромок, при этом зазор между свариваемыми кромками должен быть не более 1 мм. Листы толщиной 8… 12 мм свари­вают V-образным швом, а при боль­ших толщинах — Х-образным швом.

Перед сваркой кромки изделия должны быть тщательно очищены от грязи, краски, оксидной пленки и окалины. Наилучшие результаты дает сварка при больших плотностях тока, обеспечивающих более устойчивое горение дуги, высокую производи­тельность и снижение потерь металла на разбрызгивание. Для этого при сварке в углекислом газе применяют электродную проволоку диаметром 0,5…2,0 мм и выполняют сварку при плотности тока не менее 80 А/мм².

Электродная проволока применя­ется из низкоуглеродистой стали с повышенным содержанием кремния и марганца марок Св-08ГС, Св-08Г2С. Поверхность электродной проволоки должна быть тщательно очищена от смазки, антикоррозионных покрытий, ржавчины, нарушающих устойчивость режима сварки.

Режим сварки выбирается в за­висимости от толщины свариваемых кромок. Для тонколистовых изделий рекомендуются следующие режимы сварки (табл. 1).

Табл. 1

Сварочный ток и скорость сварки в значительной степени зависят от размеров разделки свариваемого шва, т. е. от количества наплавляемого ме­талла. Напряжение устанавливается таким, чтобы получить устойчивый процесс сварки при возможно корот­кой дуге (1,5…4,0 мм). При большей длине дуги процесс сварки неустойчивый, увеличивается разбрызгивание металла, возрастает возможность окисления и азотирования наплавляе­мого металла.

Скорость подачи электродной проволоки зависит от сварочного тока и напряжения. Практически она устанавливается так, чтобы процесс проте­кал устойчиво при вполне удовлет­ворительном формировании шва и незначительном разбрызгивании ме­талла.

Расход углекислого газа уста­навливается таким, чтобы обеспечить полную защиту металла шва от воздействия атмосферного воздуха. Расход газа при сварке тонкостенных изделий приведен выше. При сварке толстых изделий сварочными токами 500…1000 А расход газа достигает 15…20 л/мин.

Расстояние от торца мундштука горелки до сварного соединения при сварочных токах до 150 А должно быть 7…15 мм, а при токах до 500 А— 15…25 мм.

Полуавтоматическую сварку мож­но вести углом вперед, перемещая го­релку справа налево, и углом назад, перемещая горелку слева направо. При сварке углом вперед глубина проплавления меньше, наплавляемый валик получается широкий. Такой метод применяют при сварке тонко­стенных изделий и при сварке сталей, склонных к образованию закалочных структур. При сварке углом назад глубина проплавления больше, а ширина валика несколько уменьшается. Угол наклона горелки относительно вертикальной оси — 5—15°.

Перед началом сварки необходимо отрегулировать расход углекислого газа и только спустя 30…40 с возбудить дугу и приступить к сварке. Это необходимо, чтобы газ вытеснил воздух из шлангов и каналов сварочной горелки.

Вылет электродной проволоки ус­танавливается в пределах 8… 15 мм при диаметре проволоки 0,5… 1,2 мм и 15…35 мм — при диаметре проволо­ки 1,2…3 мм.

В процессе сварки электроду сообщается такое движение, чтобы получилось хорошее заполнение металлом разделки свариваемых кро­мок и удовлетворительное формирова­ние наплавляемого валика. Эти дви­жения аналогичны движениям элект­рода при ручной дуговой сварке качественными электродами.

Рис. 9

На рис. 9 показаны движения электрода во время сварки в углекислом газе при выполнении много­слойного шва. Рекомендуется для снижения опасности образования тре­щин первый слой сваривать при малом сварочном токе. Заканчивать шов следует заполнением кратера метал­лом. Затем прекращается подача элек­тродной проволоки и выключается ток. Подача газа на заваренный кратер продолжается до полного затвердева­ния металла.

При сварке в углекислом газе следует помнить об отравляющем действии оксида углерода СО, вы­деляющегося при сварке. Поэтому при сварке в резервуарах и закры­тых помещениях необходимо иметь хорошую вентиляцию.

 

soedenimetall.ru

Дуговая сварка в защитных газах

Виды сварки – Дуговая сварка в защитных газах

Сварка в защитных газах — один из распространенных способов сварки плавлением. По сравнению с другими способами он имеет ряд преимуществ, из которых главные: возможность визуального, в том числе и дистанционного, наблюдения за процессом сварки; широкий диапазон рабочих параметров режима сварки в любых пространственных положениях; возможность механизации и автоматизации процесса, в том числе с применением робототехники; высокоэффективная защита расплавленного металла; возможность сварки металлов разной толщины в пределах от десятых долей до десятков миллиметров.

Определения, классификация и основные схемы

Сварка в защитных газах (СЗГ) — общее название разновидностей дуговой сварки, осуществляемой с вдуванием через сопло горелки в зону дуги струи защитного газа. В качестве защитных применяют: инертные (Аr, Не), активные (СO₂, O₂, N₂, Н₂) газы и их смеси (Аr+СO₂+O₂, Аr+O₂, Аr+ +СO₂ и др.).

Разновидности СЗГ можно классифицировать по таким признакам, как: тип защитных газов, характер защиты в зоне сварки, род тока, тип электрода и т. д. (рис. 2.1). По совокупности основных физических явлений процесс дуговой сварки в защитных газах можно классифицировать по двум основным схемам — это сварка неплавящимся (СНЭЗГ) (рис. 2.2, а) и плавящимся (СПЭЗГ) (рис. 2.2,б) электродами.

Сварочная дуга в среде защитных газов характеризуется относительно большим разрядным током (от 5 до 500 А и выше) и низким катодным падением напряжения.

Для сварки неплавящимся электродом применяют в основном инертные газы Аr и Не, а также их смеси в любом соотношении. Эти газы, особенно Не, обладают высокими потенциалами ионизации, что затрудняет первоначальное возбуждение дуги. Однако напряженность электрического поля (E) в столбе дуги в инертных газах имеет сравнительно низкое значение и поэтому дуговой разряд в инертных газах отличается высокой стабильностью. При сварке плавящимся электродом напряжение дуги и стабильность ее существования существенно зависят от состава защитного газа (рис. 2.3).

Повышение напряжения дуги с увеличением концентрации молекулярных газов (Н₂, N₂, O₂ и СO₂) объясняется интенсивным охлаждающим действием этих газов в связи с затратами энергии на диссоциацию и отводом теплоты за счет высокой теплопроводности. Увеличение напряжения дуги приводит к снижению ее устойчивости.

Защитные газы

Инертные газы

Практически полностью нейтральными по отношению ко всем свариваемым металлам являются инертные одноатомные газы. Инертные газы применяют для сварки химически активных металлов и сплавов, а также во всех случаях, когда необходимо получать сварные швы, однородные по составу с основным и присадочным металлами.

В сварочном производстве используемый аргон поставляется в газообразном (табл. 2.1) и в жидком состояниях. Газообразный аргон отпускают, хранят и транспортируют в стальных баллонах (по ГОСТ 949—73) или автоцистернах под давлением 15±0,5 или 20±1,0 МПа при 293 К.

При поставке аргона в баллонах (поГОСТ 949—73) вместимостью 40 дм3 объем газа в баллоне составляет 6,2 м³ (при номинальном давлении 15 МПа и 293 К).

Гелий для сварки поставляется по ТУ 51-689—75 трех сортов: марки А, Б и В (табл. 2.2). Транспортируют и хранят гелий в стальных баллонах вместимостью 40 дм³ в газообразном состоянии при давлении 15 МПа или в сжиженном состоянии при давлении до 0,2 МПа. Стоимость гелия значительно выше, чем аргона, поэтому его применяют в основном при сварке химически чистых и активных металлов и сплавов. Применение гелия обеспечивает получение большей глубины проплавления (благодаря высокому значению потенциала ионизации), поэтому его применяют иногда в тех случаях, когда требуется усиление проплавляющей способности дуги или получение специальной формы шва.

Активные защитные газы

В качестве активных защитных газов при сварке широко используют углекислый газ. К активным газам могут быть отнесены также азот и водород, используемые в некоторых сварочных процессах как составная часть защитного газа.

В сварочном производстве азот иногда используют для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом. По отношению к большинству других металлов азот является активным газом, часто вредным, и его концентрацию в зоне плавления стремятся ограничить.

Водород в сварочном производстве используют достаточно редко для атомноводородной сварки и дуговой сварки в смеси (Аr+Н₂ до 12%). Водород используют только в специальных областях сварки, поскольку он играет важную роль в металлургических процессах сварки. Ввиду возможности образования взрывоопасной смеси между водородом и воздухом при работе с ним следует строго соблюдать требования техники безопасности.

Смеси газов

В ряде случаев для расширения технологических возможностей дуговой сварки целесообразно применять смеси аргона и гелия. Добавка гелия способствует повышению проплавляющей способности дуги.

1. Смесь Аr+(10÷30% N₂). Добавка N₂ к аргону также способствует повышению проплавляющей способности дуги. Эту смесь применяют при сварке меди и аустенитной нержавеющей стали некоторых марок.

2. Смесь Аr+(1÷5% O₂). Примесь кислорода к аргону понижает критический ток, при котором капельный перенос металла переходит в струйный, что позволяет несколько увеличить производительность сварки и уменьшить разбрызгивание металла. Аргонокислородную смесь применяют для сварки малоуглеродистой и легированной стали.

3. Смесь Аr+(10÷20% СO₂). Углекислый газ при сварке малоуглеродистой и низколегированной стали способствует устранению пористости в сварных швах. Добавка СO₂ к аргону повышает стабильность дуги и улучшает формирование шва при сварке тонколистовой стали.

4. Тройная смесь 75% Аr — 20 % СO₂—5% O₂ обеспечивает высокую стабильность дуги с плавящимся электродом при сварке стали, минимальное разбрызгивание металла, хорошее формирование шва, отсутствие пористости.

При отсутствии готовых газовых смесей смешивание газов можно осуществлять на сварочном посту. Состав смеси, подаваемой в горелку, регулируется изменением расхода газов, входящих в смесь. Расход каждого газа регулируется отдельным редуктором и измеряется ротаметром типа РС-3.

Способы газовой защиты

По отношению к электроду защитный газ можно подавать центрально или сбоку. Защиту сварочной ванны газом, истекающим из горелки, принято называть струйной. Струйная защита относится к наиболее распространенному способу местной зашиты при сварке. Качество струйной защиты зависит от конструкции и размеров сопла, расхода защитного газа и расстояния от среза сопла до поверхности свариваемого металла. Наилучшая защита расплавленного металла обеспечивается при ламинарном характере истечения газового потока из сопла горелки.

Ориентировочные данные для подсчета расхода аргона на 1 м шва при сварке в нормальных условиях без сносящих потоков приведены в табл. 2.3 и 2.4.

При нормировании расхода газа следует резервировать 15% его количества на продувку газопровода перед началом работы, на неиспользуемый остаток в баллоне (0,3—0,4 МПа), на сварку контрольных образцов и на подварку дефектов сварных швов.

Расход гелия рекомендуется определять по нормативам на расход аргона, вводя поправочный коэффициент 1,3.

Способы сварки

Для расширения диапазона свариваемых толщин, увеличения производительности процесса сварки в защитном газе и повышения качества сварных соединений разработан ряд специальных способов.

Особенности сварки разных металлов и сплавов

Сварка сталей

Сварка малоуглеродистых и низколегированных сталей в инертном газе применяется редко, так как эти стали хорошо свариваются под флюсом и в углекислом газе.

Высокие технологические свойства при сварке сталей обеспечиваются при добавке к аргону до 1—5 % кислорода. Кислород способствует увеличению плотности металла шва, улучшению сплавления, уменьшению подрезов и увеличению производительности процесса сварки.

Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей может также применяться аргон с добавкой 10—20 % углекислого газа. Углекислый газ способствует устранению пористости в швах и улучшению формирования шва.

Высоколегированные стали успешно свариваются в инертных газах и их смесях. При этом обеспечивается высокая стабильность дуги и минимальный угар легирующих элементов. Химический состав металла шва регулируется за счет применения проволоки нужного состава. Стали, в состав которых входят элементы с высокой активностью к кислороду (алюминий, титан, цирконий и т. п.), свариваются в среде инертных газов. Ориентировочные режимы автоматической и полуавтоматической сварки стыковых соединений толщиной 4— 10 мм на постоянном токе приведены в табл. 2.11.

Сварка меди и медных сплавов

Медь (Технология сварки меди и ее сплавов) хорошо сваривается в аргоне, гелии и азоте, а также в смеси аргона с гелием и азотом. С целью экономии аргона и повышения производительности целесообразно использовать смесь аргона с азотом (70—80 % аргона и 30—20% азота). Азот способствует увеличению глубины проплавления меди.

Из-за высокой теплопроводности меди для получения надежного провара в начале сварки и хорошего сплавления по кромкам детали подогреваются до 470—770 К. При сварке в аргоне подогрев необходим при толщине меди более 4 мм, а в азоте — более 8 мм. Величину сварочного тока выбирают исходя из диаметра вольфрамового электрода, состава защитной смеси и рода тока. При этом сварка может выполняться как на переменном, так и на постоянном токе обратной полярности.

При сварке латуней, бронз и медноникелевых сплавов предпочтительнее использовать вольфрамовый электрод. При этом испарение цинка и олова будут значительно меньше, чем при сварке плавящимся электродом. Присадочный металл, а иногда и кромки, подлежащие сварке, очищаются травлением. Для этого применяют раствор, состоящий из 75 см³/л HNO₃, 100 см³/л H₂SO₄ и 1 см³/л НСl.

Некоторые режимы сварки стыковых соединений меди в нижнем положении приведены в табл. 2.12.

Сварка алюминиевых и магниевых сплавов

Эти сплавы обладают высокими значениями электропроводности, теплопроводности, а также скрытой теплоты плавления. Трудность сварки этих сплавов заключается в наличии на их поверхности тугоплавкой оксидной пленки, которая препятствует сплавлению металла сварочной ванны с основным металлом и, кроме того, остается в шве в виде неметаллических включений. При сварке на токе обратной полярности происходит катодная очистка свариваемых поверхностей в зоне воздействия дуги. Однако действием разрядного тока может быть разрушена лишь сравнительно тонкая пленка оксида. Толстую пленку оксида алюминия перед сваркой необходимо удалять механическим или химическим путем. Особо важно удалять оксидную пленку с поверхности электродной проволоки малого диаметра (из алюминиевых и магниевых сплавов). Это объясняется тем, что на поверхности оксидной пленки хорошо сорбируется влага, которая, диссоциируя в дуге, приводит к насыщению металла шва водородом и увеличению его пористости. Характер образования пористости зависит также и от химического состава сплава. При сварке алюминий-магниевых сплавов пленка оксидов имеет большую, чем у чистого алюминия, толщину и удерживает больше влаги.

Термически упрочняемые сплавы системы Аl—Mg—Si (марок АВ, АКБ, АКБ) обладают повышенной склонностью к образованию горячих трещин, что определяется наличием легкоплавких эвтектик, расширяющих температурный интервал твердожидкого состояния. Для уменьшения склонности к горячим трещинам этих сплавов целесообразно применять присадки, содержащие 4—6 % Si.

Влияние на качество сварных соединений оказывает выбор конструктивных элементов разделки кромок, которые определены ГОСТ 23949—80.

Накопленный опыт применения сварки конструкций из алюминиевых сплавов позволил отработать режимы, обеспечивающие высокое качество сварных соединений (табл. 2.13 и 2.14).

Сварка химически активных и тугоплавких сплавов

К числу основных затруднений, встречающихся при сварке титановых, циркониевых, молибденовых, никелевых и других тугоплавких сплавов, относится большая химическая активность металла при высокой температуре (особенно в расплавленном состоянии) по отношению к газам (кислороду, азоту, водороду). Поэтому при сварке требуется защита от воздуха не только расплавленного металла, но и участков твердого металла, нагретого до температуры выше 660 К. Обычно это достигается применением специальных приставок длиной до 500 мм и подачей газа с обратной стороны шва через специальные подкладки. При сварке используется аргон только высшего сорта или гелий марки А.

Наиболее надежную и стабильную защиту зоны сварки обеспечивают камеры с контролируемой атмосферой, где в качестве защитной среды используют спектрально чистый или высшего сорта аргон, а также вакуумные камеры, давление в которых не превышает (6—8)*10^-2 Па.

Во избежание излишнего перегрева околошовных участков при дуговой сварке, например титана и циркониевого сплава, ограничивают уровень сварочного тока. Максимальная его величина при сварке титана поверхностной дугой вольфрамовым электродом обычно ≤300 А. При этом можно сваривать без разделки кромок за один проход сплавы толщиной 3—4 мм.

Дуговой сваркой в вакууме благодаря высокой концентрации тепловой мощности дугового разряда с полым катодом удается соединять без разделки кромок за один проход титановые сплавы толщиной 8—10 мм. Стыковые соединения титановых сплавов больших толщин выполняют многослойной сваркой с разделкой кромок и подачей присадочной проволоки. Режимы сварки в аргоне стыковых соединений титана приведены в табл. 2,15, 2.16.

Волченко В.Н. “Сварка и свариваемые материалы. том 2”

См. также:

www.autowelding.ru

Сварка в среде защитных газов : режимы, технология, применение, способы

Прочность скрепления деталей зависит не только от навыков специалиста, но и от условий, в которых ведётся работа. Чтобы соединение получилось на надлежащем уровне, в точке плавления повинны присутствовать исключительно электрод и присадочные материалы. Попадание второстепенных элементов способно оказать негативное воздействие на спайку. Решить задачу помогла эксплуатация специальных газообразных субстанций, а сама технология появились в далёком 1920 году. Помимо защищающего слоя они помогают сделать швы чистыми, без шлака и трещин, что соответствует ГОСТУ. Это ключевая причина, по которой промышленность предприимчиво употребляет подобные сварочные методы.

Сварка заготовок в среде защитных газов

Сущность способа

Сварка заготовок в среде защитных газов – одна из подвидов дугового скрепления, но здесь в точку расплавки подаётся аргон, азот, кислород и прочее. Если есть необходимость интегрировать низкоуглеродистую или легированную сталь, к газу добавляют 1-5% кислорода. Такие пропорции снижают критическое напряжение, что уберегает от возникновения пор и повышает качество спайки.

Для производства с плавящимся стержнем смешивают аргон и 10-20% диоксида углерода. Это даёт такие же показатели, как и в предыдущем случае, однако, прибавляет постоянства дуге и оберегает область от сквозняков. Сама методика пользуется популярностью преимущественно в обработке тонких листов металла.

В ходе глубокой проплавки применяют «СО₂» и 20% «О». Смесь наделена повышенными окислительными свойствами, придаёт хорошую форму, защищает плиты от пористости. Аналогичные показатели характерны и для других соединений, но каждая процедура имеет индивидуальный подход, который будет зависеть от обстановки, толщины объекта и других параметров.

Схема дуговой сварки в среде защитных газов

Несмотря на высочайшие результаты, стыковочная плоскость вынуждена быть тщательно обработана последующими методиками:

• выравнивание;
• очистка от ржавчины;
• удаление зазубрин;
• подогрев.

Если подготовительные манипуляции будут выполнены неправильно, это приведёт к возникновению сварного брака.

Технология сварки

Дуговая сварка, проходящая в защитном газе, подразумевает использование двух подходов: неплавящимся и плавящимся шпилями. Первая разновидность делает сварной спай при помощи расплавления углов сплава. Во втором случае переплавленный стержень играет роль главного вещества для интеграции. Чтобы обеспечить оптимальную сохранность среды потребляют несколько вариаций:

1. Инертные – не имеют цвета и запаха, а инертность обуславливается наличием у атомов плотной электронной оболочки. К таким типам относятся гелий, аргон и другие.
2. Активные – вступают в реакцию с заготовкой, и растворяются в ней. К данной категории относятся двуокись углерода, азот водород и прочие.
3. Комбинированные примеси. Сюда относятся комбинации предыдущих пунктов. Автоматическая сварка в среде настоящих защитных газов нужна для улучшения технических атрибутов и формирования качественного шва.

Технология сварки в защитном газе

Выбор будет отличаться от химического состава металла, экономностью процедуры, свойством скрепления и иными нюансами.

Для манипуляций разрешено применять и электродуговую аппаратуру.

Инертные газообразные примеси повысят устойчивость дуги и дадут возможность проводить более глубокую расплавку. Смесь подаётся в динамическую область несколькими потоками: центральным (параллельно стержня), боковым (сбоку, отдельно от стержня), парой концентрических струй и в подвижную насадку, которую монтируют над рабочей средой. Дуговая сварка в любом защитном газе создаёт приемлемые тепловые параметры, которые положительно сказываются на модели, размере и качестве шва.

Для снабжения газового потока расходуют специализированные сопла, но в некоторых обстоятельствах объекты помещаются в прозрачные камеры, которые устанавливаются над стыком. К данному приёму прибегают довольно редко, и, в основном, для скрепления крупногабаритных составляющих.

Режимы

Для этих операций чаще пускают в дело инверторные агрегаты полуавтоматического класса. С их поддержкой проводится настройка электричества и подаваемого напряжения. Также эти станции служат базовым источником питания, а их мощность и опции регулирования варьируются в зависимости от модели. Если есть потребность провести стандартную деятельность (без оборота толстых и непопулярных сплавов), можно выбрать самую простую аппаратуру.

Режимы сварки в углеродном газе

Дуговая автоматизированная сварка в защитных газах может различаться по многим величинам, большинство из которых определяется по положениям: 1-е радиус проволоки, 2-е её диаметр, 3-е сила электричества, 4-е напряжение, 5-е скорость подачи контакта, 6-е расход газа. А выглядит всё так:

• 15см, 0.8мм, 120А, 19В, 150м\ч, 6ед\мин;
• 7мм, 1мм, 150А, 20В, 200м\ч, 7ед\мин;
• 2мм, 1.2мм, 170А, 21В, 250м\ч, 10ед\минут;
• 3мм, 1.4мм, 200А, 22В, 490м\ч, 12ед\мин;
• 4-5мм, 0.16см, 250А, 25В, 680м\ч, 14ед\минут;
• более 0.6см, 1.6мм, 300А, 30В, 700м\ч, 16ед\мин.

Эти характеристики являются стандартными, и рассчитаны для процессов с углекислотой.

Ручной способ и сваривание в камере

Агрегаты полуавтоматического типа, сопровождаемые использованием оградительной среды, подразделяются на два подхода: локальный и общий типы. В большинстве случаев эксплуатируют первая версия, где защитная субстанция поступает на прямую из сопла. Такая методика даёт возможность варить любые изделия, однако, результат не всегда может быть на удовлетворительном уровне. Попадание воздуха в зону плавления сильно снизит характеристики шва, и чем больше предмет, тем выше шансов получить спайку низкого качества.

Поэтому для крупногабаритных рекомендуется эксплуатировать камеры с регулировкой атмосферы внутри. Проходит она следующим образом:

• из полости откачивается весь воздух до состояния вакуума;
• затем идёт закачка нужного газа;
• проводиться варка с дистанционным управлением.

Камера для сваривания

Есть и другие способы дуговой сварки ручного типа в защитных газах: некое пространство заполняют соответствующим элементом, а специалист выполняет все действия в скафандре с индивидуальной системой дыхания.

Это довольно сложные деяния, которые требуют подготовки и навыков. Но это даёт абсолютную гарантию на то, что спайка будет находиться в надёжной обороне. А это немаловажное требование для производства сложных заготовок. Что касается электродов, то использовать можно как плавящиеся, так и неплавящиеся модели.

Подготовка кромок и их сборка под сварку

Подготовительные действия проводятся во всех вариантах аналогично. Образ разделки кромок обязан заключать правильные геометрические параметры и соответствовать ГОСТу или другим техническим правилам. При механической варке можно полностью проварить сплав, не разделяя края и не оставляя зазора между ними. При наличии некоторого отступа или разделке краёв можно провести проварку, но толщина предмета должна быть не более 11 мм. Есть способы увеличить производительность процесса автоматического приёма сваривания, и для этого вынуждена проводиться разделка боковых углов без откоса.

Скачать ГОСТ 14771-76

В ходе приварки происходит усадка металла, которая сказывается на правильности зазора. Чтобы избежать трудностей, выполняется шарнирное прикрепление с определённым углом открытия кромок, который будет зависеть от размера объекта.

Подготовленная кромка

В работе с защитой углекислоты всю плоскость приходится очищать от шлака и капель грязи. Чтобы уменьшить предстоящее загрязнение, которое может образоваться в ходе манипуляция, плоскость обрабатывают специальными жидкостями. При этом нет необходимости ожидать полного высыхания аэрозоля. Последующая сборка проходит с использованием стандартных запчастей: клинья, скобы, прихватки и прочее. Также перед началом следует осмотреть конструкцию.

Достоинства и слабые места процесса

К положительным сторонам нужно отнести следующие пункты:

• в отличие от других методов, характер шва получается с более высокими характеристиками;
• большинство элементов стоят не дорого, однако, это не мешает им обеспечивать высококлассную защиту;
• у опытного сварщика не возникнет проблем с освоением подобной технологии, поэтому крупное производство может с лёгкостью поменять специфику манёвров;
• в защитной среде может проводиться сваривание как тонколистового, так и толстолистового проката;
• данная методика показывает большие показатели производительности;
• техника отлично подходит для процедур с алюминием, цветными металлами и другими видами, которые наделены устойчивостью к коррозии;
• такой подход легко поддаётся модернизации, его легко перенести в автоматический порядок, и можно приспособить к любым условиям.

Недостатки сварки в среде защитных газов выглядят таким образом:

• при приварке на открытом пространстве следует позаботиться о хорошей герметичности камеры. В противном случае высока вероятность выветривания газообразных примесей;
• варка в закрытом пространстве обязана сопровождаться высококлассной функциональностью вентиляции;
• некоторые виды газов, например, Аргон, дорого стоят.

В остальном технология является довольно удачной, и существенных недостатков не заключает.

Какие газы применяют

Защитные газы создают обстановку для дуговой сварки, и делятся инертные и химические группы. Первая категория представляется самой популярной, и сюда входят «Ar», «He» и другие их комбинации. Основной их задачей является вытеснение кислорода из области термического воздействия. Нужно отметить, что эти вариации веществ не вступают в реакцию с железом, и не растворяются в нём.

Применение этого класса необходимо для спайки самых популярных сплавов: титан, алюминий и другие. Если сталь обладает повышенной устойчивостью к температуре и плохо плавиться, разумно пускать в ход неплавящийся электрод.

Газы, применяемые для сварки

Активные газы тоже пользуются определённой популярностью, ведь к этой категории относятся недорогие разновидности: водород, азот, кислород.

Но чаще всего используют двуокись углерода, поскольку это самый выгодный вариант.

Описание каждой версии:

• Аргон – вариация защитного инертного газа для сварки. Не имеет склонности к воспламенению и не взрывоопасен. Обеспечивает хорошую защиту ванн.
• Гелий – поставляется в специальных баллонах, давление которых достигает 150 ат. Имеет низкую температуру сжижения -269 градусов.
• Двуокись углерода – не ядовитый, без цвета и запаха. Его добывают путём извлечения из дымовых газов и при помощи специального оборудования.
• Кислород – способствует горению. Получают «О» из атмосферы при помощи охлаждения. Всего встречается несколько сортов, которые отличаются по процентному соотношению.
• Водород – при контакте с воздухом взрывоопасен, поэтому в обращении с ним следует строго соблюдать правила безопасности. Также является бесцветным и не обладает запахом, помогает воспламенению.

В углекислоте

Это самая дешевая система, от чего она и пользуется сильным спросом. Однако сильный жар в активной области разлагает материю на три газа: «СО₂», «СО» и «О». Чтобы уберечь поверхность от окисления, в проволоку добавляют кремний и марганец. Но и это доставляет своеобразные неудобства: при реакции друг с другом оба вещества образуют шлак, который в дальнейшем всплывает на поверхность. Его очень просто удалить, и это никак не влияет на защитные показатели. Также перед проведением операции следует удалить всю воду из баллона (для этого его достаточно перевернуть). И эти действия следует проводить периодически. Если упустить этот момент, то может получиться пористый шов.

Сварка в углекислоте

В азотной среде

Нужна для соединения медных заготовок или деталей из нержавейки. Такая специфика наблюдается потому, что этот газ не вступает в реакцию с данными сплавами. Ещё для сварки необходимы графитовые или угольные контакты. Вольфрамовые вызывают их перерасход, что делает манипуляцию очень неудобной.

Что касается настройки оборудования, то оно варьируется в зависимости от сложности. Чаще они выглядят так: напряжение тока 150-500 А, дуга 22-30 В, расход газа до 10 л в минуту. Внешний вид агрегатов не имеет отличительных черт, за исключением специального прихвата для угольного электрода.

Сварка в азотной среде

Оборудование

Используется при сварке в защитной среде стандартные источники питания, на которых есть функция регулировки напряжения. Также здесь имеются механизмы автоматического снабжения проволоки и специализированные газовые узлы в виде шлангов и баллонов. Сама процедура проводиться при постоянной подаче высокочастотного электричества.

Главные опции, которые требуют внимательного отношения – регулятор тока, обеспечивающий стабильное горение дуги, скорость движения проволоки.

И всё это обязано работать как единый механизм. Режимы могут сильно отличаться друг от друга, даже если сварка проходит с одной разновидностью железа.

Агрегаты:

• ПДГ-502. Предназначен для приварки в углекислом газе, очень надёжен и показывает высокую производительность. Может использоваться от сетей в 220 и 380 В, а пределы регулирования электричества 100-500 А.
• «Импульс 3А». Необходим для работы с алюминиевыми деталями, но у него более низкие функции, чем у предыдущего аппарата. Также его можно использовать для приварки чёрных металлов и нанесения потолочных швов.
• «УРС 62а». Отлично подходит для полевых работ, используется преимущественно для скрепления алюминия. Необходимое питание берётся от сети в 380 В. Особенностью представляется то, что устройство способно обработать титан.

Аппарат Импульс-3

Есть ещё масса разновидностей, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Не сложно догадаться и про то, что каждый автомат предназначен для ограниченного круга варки.

Варианты защиты

Любые сварочные работы – завышенная степень опасности, поэтому каждый работник должен позаботиться об обороне кожных покровов, глаз и органов дыхания. Даже кратковременная переварка в собственном гараже должна проводиться с комплектом:

• маска;
• термоустойчивые перчатки;
• респиратор.

Техника безопасности

Только так можно провести качественную операцию без ущерба для собственного здоровья.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Лекция 2. Сварка в защитных газах.

Технология автоматической дуговой сварки в защитных газах

2.1. Особенности сварки в защитных газах

Сущностью и отличительной особенностью дуговой сварки в защитных газах является защита расплавленного и нагретого до высокой температуры основного и электродного металла от вредного влияния воздуха защитными газами, обеспечивающими физическую изоляцию металла и зоны сварки от контакта с воздухом и заданную атмосферу в зоне сварки. Используют инертные и активные защитные газы (см. главу 12 «Сварочные материалы»).

При дуговой сварке применяют два основных способа газовой защиты: местная и общая в камерах (сварка в контролируемой среде).

Наиболее распространенной является струйная местная защита в потоке газа, истекающего из сопла сварочной горелки. Качество струйной защиты зависит от конструкции и размеров сопла 1, расхода защитного газа и расстояния L от среза сопла А-А до поверхности свариваемого материала. В строении газового потока различают две области (рис. 2.1): ядро, струи 2 и периферийный участок 3.

Рис. 2.1. Схема газового потока из сопла сварочной горелки:

1 – сопло горелки; 2 – ядро потока; 3 – периферийная область; H – длина ядра потока; L – расстояние от среза до детали; АА – сечение среза сопла; D – диаметр сопла

При истечении в окружающую воздушную среду в ядре потока 2 сохраняются скорость и состав газа, имеющиеся в сечении А-А на срезе сопла. Периферийная же часть потока 3 представляет собой область, в которой защитный газ смешивается с окружающим воздухом, а скорость в любом сечении по длине потока изменяется от первоначальной (имеющейся на срезе сопла) до нулевой на внешней границе струи. Поэтому надежная защита металла может осуществляться только в пределах ядра потока. Чем больше высота Н этого участка, тем выше его защитные свойства. Максимальная высота Н наблюдается при ламинарном истечении газа из сопла. При турбулентом характере истечения газа такое строение потока нарушается и защитные свойства его резко падают. Характер истечения зависит от конфигурации проточной части сопла, его размеров и расхода газа. На практике применяют три вида сопл: конические, цилиндрические и профилированные (рис. 2.2).

Рис. 2.2 Формы сопел сварочных горелок: а – коническая;б – цилиндрическая; в – профилированная

Расход защитного газа выбирают оптимальным для обеспечения истечения струи, близкого к ламинарному. Для улучшения струйной защиты на входе в сопло в горелке устанавливают мелкие сетки, пористые материалы и т.п., позволяющие дополнительно выравнивать поток газа на выходе из сопла. При сварке со струйной защитой возможен подсос воздуха в зону сварки. Для улучшения и увеличения области защиты, особенно при сварке активных материалов, к соплу горелки крепят дополнительные колпаки – приставки.

Наиболее эффективной является общая защита в камерах с контролируемой средой. Камеры заполняют инертным газом высокой чистоты под небольшим избыточным давлением (0,005–0,01 МПа), в камере располагаются свариваемое изделие и сварочное оборудование (автомат). Сварку производят внутри камеры изолированно от воздушной среды. Такой способ защиты обычно используют при сварке изделий из химически активных металлов (титан, цирконий, тантал, молибден и др.). Достоинства сварки в защитных газах – высокая производительность, высокое качество защиты, доступность наблюдения за процессом горения дуги, простота механизации и автоматизации, возможность сварки в различных пространственных положениях. Сварка в защитных газах может выполняться неплавящимся и плавящимся электродами. На рисунке 2.3 приведены схемы постов для различных вариантов дуговой сварки в защитных газах.

Рис. 2.3. Схемы постов для сварки в защитных газах: а – неплавящимся электродом в инертных газах на постоянном токе прямой полярности; б – тоже, на переменном токе; в – плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности

studfiles.net

Преимущества сварки в среде защитных газов

Среди самых эффективных способов сваривания металлов выделяется сварка в защитных газах. Специальные газы, поступающие в область сваривания, предотвращают поступление воздуха, который оказывает негативное влияние на свойства соединения материалов.

Благодаря этому сварные швы получаются чистыми (без шлака), герметичными (без пор) и соответствуют заданным характеристикам при соблюдении рекомендаций ГОСТ 14771-76.

Ручной способ и сваривание в камере

Проводимая на аппаратах полуавтоматического типа, ручная дуговая сварка в защитном газе бывает двух видов: локальная и общая в камере. Самая распространенной является локальная защита в струе инертного газа, который истекает из сопла сварочной горелки.

Местная защитная среда позволяет варить изделия любой сложности и любых габаритов, но не дает стопроцентной гарантии. Надежная защита обеспечивается только в зоне ламинарного потока газа, где возникает турбулентность, происходит захват воздуха и в этой области качество шва резко падает. Поэтому задача сварщика заключается еще и в расположении сварочной ванны в зоне ядра потока.

Организация нейтральной среды в камере обеспечивает стопроцентную защиту и позволяет получить сварной шов требуемого качества.

В камере создается избыточное давление, где размещаются свариваемые детали и аппарат для сварки с проволокой. В камерах обычно производят сварку металлов высокой химической активности, типа молибдена или титана.

Сварку в защитном газе можно проводить плавящимся электродом и с таким же успехом – неплавящимся.

Достоинства и слабые места процесса

К преимуществам работы в защитной газовой среде можно отнести следующее:

• качество шва значительно лучше, чем при использовании обычной электродуговой сварки;
• часть защитных газов имеют невысокую стоимость, но все же обеспечивают высочайшее качество шва;
• освоение данной технологии сварки не представляет никаких трудностей для сварщиков имеющих опыт работы с другим технологическим оборудованием;
• в защитных газах может производиться сварка как тонкостенных, так и толстостенных заготовок;
• процесс сварки идет с высокой производительностью;
• значительно упрощается работа с алюминием, цветными металлами и их сплавами, коррозионностойкой сталью;
• технология сваривания в защитной среде легко поддается механизации и автоматизации.

Недостатки у данной технологии имеются, но не так существенны. Для работы на открытом воздухе требуются защитные экраны для предотвращения сдувания потока газа с области сваривания.

При сварке в закрытых помещениях должна быть вентиляция или обеспечено проветривание. Аргон, применяемый в сварочных работах, имеет высокую стоимость.

Какие газы применяют

Для защиты от воздействия воздуха применяют газ, которые условно разделяют на две группы инертные и химически активные.

Инертные газы всем хорошо известны – аргон, гелий и их сочетание. Вытесняя воздух из зоны окружения свариваемых заготовок, они не реагируют с металлом и не растворяются в нем.

Их применяют при сваривании алюминия, магния, титана и сплавов. В специальной литературе такой вид сварки с защитной средой из инертных газов обозначается как MIG (металл, инертный газ).

Если применять неплавящийся электрод для сварки в среде защитных газов, то такой процесс будет отлично подходить для соединения тугоплавких сталей, химически активных металлов или особо ответственных соединениях.

Сварка с активными газами получила название MAG сварки (металл, активный газ). К активным реактивам относят углекислоту, азот, водород, кислород.

Наибольшее распространение получила углекислота благодаря своей низкой стоимости. Для сравнения, азот стоит в 1,5 раза дороже, кислород в 3, водород в 4 раза, аргон и гелий в 45 и 156 раз соответственно.

В углекислоте

Сварка полуавтоматом в углекислоте получила широкое применение из-за ее дешевизны. Углекислота, попадая в область расплава, защищает его от разрушающего воздействия воздуха.

Но из-за высокой температуры в районе сварочной ванны она разлагается на окись углерода и кислород, поэтому в области сваривания оказываются три газа: углекислота, окись углерода и кислород.

Чтобы не допустить окисления, в сварочную проволоку добавляют кремний и марганец, который реагирует с кислородом раньше железа. За счет этого гасятся реакции образования вредных окисей.

При этом углекислый газ сохраняет свои изолирующие свойства, а соединения кремния и марганца вступают в реакцию друг с другом, в результате чего получается легкое по плотности вещество, которое всплывает в расплаве. Образовавшийся шлак впоследствии легко удаляется.

Перед использованием углекислоты нужно обязательно удалить воду из баллона. Для этого его переворачивают и сливают воду, через 20 минут процедуру повторяют, в противном случае пары воды вызовут пористость шва.

В азотной среде

Азот используют при сваривании деталей из меди и нескольких видов нержавеющей стали. Это обусловлено тем, что азот не реагирует с медью. В качестве электродов используются графитовые или угольные прутки, применение вольфрамовых прутков приводит к их перерасходу из-за образования легкоплавких соединений.

Работают на токах 150-500 А и напряжении дуги 22-30 В. Расход азота находится в пределах 3-10 л/мин. Газ хранится в баллонах при давлении 150 атмосфер.

Сварочное оборудование ничем не отличается от других видов сварки использующих газы, только в горелке предусмотрено специальное крепление для угольного электрода.

Оборудование

В аппаратуре для производства сварочных работ в защитной среде в качестве источника питания чаще всего используют инверторы с широкой регулировкой величины сварочного тока.

Они снабжены устройством подачи сварочной проволоки и газовую систему с баллонами, шлангами, понижающими редукторами. Сварку плавящимся электродом в защитных газах ведут постоянным или импульсным высокочастотным током.

Главными параметрами, характеризующими оборудование, является ток, который можно изменять; напряжение для зажигания и стабильного горения дуги; скорость подачи проволоки, ее толщина. Режимы сварки полуавтоматом многообразны. В зависимости от свариваемых материалов сила тока и другие параметры могут значительно меняться.

Перед началом сварочных работ в защитном газе свариваемые поверхности требуется очистить от всевозможных загрязнений. В первую очередь необходимо очистить кромки от оксидной пленки, ржавчины, жира, масла. Для этого применяются стальные скребки, растворители, нетканые материалы.

Применение защитных газов требует соблюдения определенной последовательности операций. Сначала подается защитный газ, затем включается источник питания, начинает подаваться присадочная проволока и зажигается дуга, потом только начинается процесс сварки.

После гашения электродуги, еще 10-15 секунд в зону сварки подают инертный газ. Это делается для того, чтобы избежать пагубного влияния атмосферы на шов.

В зависимости от видов свариваемых металлов, их толщины используют различные защитные газы. Например, аргон обеспечивает стабильность электрической дуги, а гелий позволяет получать более глубокую проварку шва.

При сварке меди используется водород. Наиболее универсальным газом, который может использоваться практически при сварке любых металлов является аргон. Только его высокая стоимость вынуждает применять более дешевые газы типа углекислого или азота.

Как и электродуговую, в автоматическом режиме применяют технологию сварочного процесса в газовой среде. Она легко поддается автоматизации и используется в роботизированных комплексах в больших производствах. Полуавтоматы широко применяются в мелких мастерских и автосервисах.

svaring.com

Дуговая сварка в защитных газах

Дуговая сварка в защитных газах имеет высокую производительность, легко поддается автоматизации и позволяет выполнять соединение металлов без применения электродных покрытий и флюсов. Этот способ сварки нашел широкое применение при изготовлении конструкций из сталей, цветных металлов и их сплавов. Классификация способов дуговой сварки в защитных газах приведена на рисунке.

Классификация видов дуговой сварки в защитных газах

 

Дуговая сварка в защитных газах может быть выполнена плавящимся и неплавящимся (вольфрамовым) электродами.

Для защиты зоны сварки используют инертные газы гелий и аргон, а иногда активные газы — азот, водород и углекислый газ. Применяют также смеси отдельных газов в различных пропорциях. Такая газовая защита оттесняет от зоны сварки окружающий воздух. При сварке в монтажных условиях или в условиях, когда возможно сдувание газовой защиты, используют дополнительные защитные устройства. Эффективность газовой защиты зоны сварки зависит от типа свариваемого соединения и скорости сварки. На защиту влияет также размер сопла, расход защитного газа и расстояние от сопла до изделия (оно должно быть 5— 40 мм).

Преимущества сварки в защитных газах следующие:

• нет необходимости применять флюсы или покрытия, следовательно, не требуется очищать швы от шлака;
• высокая производительность и степень концентрации тепла источника позволяют значительно сократить зону структурных превращений;
• незначительное взаимодействие металла шва с кислородом и азотом воздуха;
• простота наблюдения за процессом сварки;
• возможность механизации и автоматизации процессов.

Иногда применяют двойную защиту сварочной дуги (комбинированную). Надежность защиты зоны сварочной дуги зависит от теплофизических свойств и расхода газа, а также от конструктивных особенностей горелки и режима сварки. Подаваемые в зону сварочной дуги защитные газы влияют на устойчивость дугового разряда, расплавление электродного металла и характер его переноса. Размер капель электродного металла уменьшается с увеличением сварочного тока, а увеличение глубины проплавления с увеличением сварочного  тока  связано  с  более   интенсивным   вытеснением  жидкого металла из-под электрода вследствие давления  сварочной дуги.

При сварке плавящимся электродом дуга горит между изделием и расплавляемой сварочной проволокой, подаваемой в зону сварки. По сварке неплавящимся электродом (вольфрамовые прутки) сварочная дуга может быть прямого или косвенного действия. Разновидностью сварочной дуги косвенного действия может быть дуга, горящая между вольфрамом, и беспрерывно подаваемой в зону дуги сварочной проволокой.

Защитное свойство струи инертного газа зависит от чистоты газа, параметров струи и режима сварки. Одним из наглядных способов оценки защитных свойств является определение диаметра зоны катодного распыления при возбуждении дуги переменного тока между вольфрамовым электродом и свариваемым металлом. В период, когда катодом является свариваемый металл, происходит вырывание частиц металла с поверхности сварочной ванны и соседних зон относительно холодного металла.

Степень катодного распыления зависит главным образом от массы положительных ионов, которые в процессе сварки бомбардируют катод. Например, в среде аргона наблюдается более интенсивное катодное распыление, чем в среде гелия. По убывающей склонности к катодному распылению металлы располагают в следующем порядке: Мg, Аl, Si, Zn, W, Fe, Ni,  Рt, Сu, Вi, Sn,  Sb, Рb, Аg, Cd.

Сварочную дугу в защитных газах можно классифицировать по следующим основным признакам:

• применяемому для защиты зоны сварки газу — активному или нейтральному;
• способу защиты зоны сварки — одиночным газом, смесью газов или комбинированным;
• применяемому для сварки электроду — плавящемуся или неплавящемуся;
• применяемому току — постоянному или переменному.

 

Сварка неплавящимся электродом

Условием стабильного горения дуги при дуговой сварке в защитной среде инертных газов на переменном токе является регулярное восстановление разряда при смене полярности. Потенциал возбуждения и ионизации инертных газов аргона и гелия выше, чем у кислорода, азота и паров металла, поэтому для возбуждения дуги переменного тока требуется источник питания с повышенным напряжением холостого хода. Сварочная дуга в среде инертных газов (аргона или гелия) отличается высокой стабильностью и для ее поддержания требуется небольшое напряжение. Высокая подвижность электронов обеспечивает достаточное возбуждение и ионизацию нейтральных атомов при столкновении с ними электронов.

В том случае, когда катодом является вольфрам, дуговой разряд происходит главным образом за счет термоэлектронной эмиссии благодаря высокой температуре плавления и относительно низкой теплопроводности вольфрама, что обусловливает неодинаковые условия горения дуги при прямой и обратной полярности. При обратной полярности (изделие является катодом — минус) напряжение при возбуждении дуги должно быть больше, чем при прямой полярности. Поэтому из-за значительной разницы в свойствах вольфрамового электрода и свариваемого металла кривая напряжения дуги имеет не симметричную форму, а в ней появляется постоянная составляющая, которая вызывает появление в сварочной цепи постоянной составляющей тока. Постоянная составляющая тока в свою очередь создает постоянное магнитное поле в сердечнике трансформатора и дросселя, что приводит к уменьшению мощности сварочной дуги и ее устойчивости. Появление в цепи постоянной составляющей тока не обеспечивает нормального ведения процесса сварки и особенно при сварке алюминиевых сплавов, так как сварочная ванна даже при небольшом содержании кислорода и азота покрывается тугоплавкой пленкой окислов и нитридов, которые препятствуют сплавлению кромок и формированию шва.

Очищающее действие сварочной дуги при сварке переменным током проявляется в те полупериоды, когда катодом является изделие благодаря катодному распылению, так как в этом случае происходит разрушение окисной и нитридной пленок.

При обратной полярности применяют низкие плотности тока, а практически такая дуга не применяется. При прямой полярности тепла выделяется меньше на электроде, так как его значительная часть расходуется на плавление свариваемого металла.

 

Сварка плавящимся электродом

При дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов геометрическая форма сварного шва и его размеры зависят от мощности сварочной дуги, характера переноса металла через дуговой промежуток, а также от взаимодействия газового потока и частиц металла, пересекающих дуговой промежуток, с ванной расплавленного металла.

В процессе сварки на поверхность сварочной ванны оказывает давление столб дуги за счет потока газов, паров и капель металла, вследствие чего столб дуги погружается в основной металл, увеличивая глубину проплавления. Поток газов и паров металла, направляемый от электрода в сварочную ванну, создается благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. Сила воздействия сварочной дуги на ванну расплавленного металла характеризуется ее давлением, которое будет тем больше, чем концентрированнее поток газа и металла. Концентрация потока металла увеличивается с уменьшением размера капель, который определяется составом металла, защитного газа, а также направлением и величиной сварочного тока.

Сварочная дуга, образованная в результате плавления электрода в среде инертных газов, имеет форму конуса, столб которой состоит из внутренней и внешней зоны. Внутренняя зона имеет яркий свет и большую температуру.

Во внутренней зоне происходит перенос металла, и ее атмосфера заполнена святящимися парами металла. Внешняя зона имеет менее яркий свет и представляет собой ионизированный газ.

 

Металлургия сварки в защитных газах

Газы по защитному свойству расплавленного металла сварочной ванны от воздействия азота и кислорода воздуха подразделяются на инертные и активные.

К инертным газам относятся аргон и гелий, которые практически не взаимодействуют с расплавленным металлом сварочной ванны.

К активным газам относятся углекислый газ, азот, водород и кислород.

Активные газы по своему химическому взаимодействию с расплавленным металлом сварочной ванны могут быть нейтральными и реагирующими. Например, азот по отношению к меди является нейтральным газом, т. е. не образует с медью никаких химических соединений. Активные газы и продукты их распада в процессе дугового разряда, т. е. во время сварки, могут соединяться с расплавленным металлом сварочной ванны и растворяться в нем, из-за чего резко снижаются механические свойства сварного шва, а его химический состав не будет соответствовать установленным требованиям стандартов. Однако следует отметить, что некоторые растворимые в металле активные газы не всегда бывают вредными примесями.

Например, азот в углеродистых сталях является вредной примесью (образуются нитриды), из-за чего резко снижаются механические свойства сварного шва и стойкость к ста­рению, тогда как в сталях аустенитного класса азот является полезной добавкой. При аргонодуговой сварке углеродистых сталей для поддува можно применять не только аргон или углекислый газ, но и азот, если в сварочную ванну будут введены элементы-раскислители в виде кремния и марганца. Поэтому выбор газа и присадочного материала должны обеспечивать заданные механические свойства, химический состав и структуру сварного шва. При сварке в защитной среде инертных газов расплавленный металл сварочной ванны изолирован от воздействия кислорода и азота воздуха; поэтому металлургические процессы могут происходить между элементами, содержащимися только в расплавленном металле сварочной ванны.

Так, например, если в сварочной ванне содержится некоторое количество кислорода в виде закиси железа РеО, то при наличии достаточного количества углерода будет образовываться нерастворимая в металле окись углерода  [C] + [O] = CO,

Вследствие того, что расплавленный металл сварочной ванны кристаллизуется, а газ выйти не успевает, то в нем будут образовываться поры.

Расплавленный металл сварочной ванны может насыщаться кислородом, находящимся в инертном газе, в виде Свободного кислорода и паров воды. Поэтому для подавления реакции окисления углерода в период кристаллизации расплавленного металла сварного шва в сварочную ванну через присадочный материал должны быть введены элементы-раскислители в виде кремния и марганца. При сварке легированных сталей, имеющих в своем составе необходимое количество раскислителей, реакция образования окиси углерода подавляется. Таким образом, при сварке в защитных газах для подавления образования окиси углерода, способной образовывать поры в сварном шве и устранения азотирования сварного шва, необходимо в сварочную ванну ввести элементы-раскислители.

При сварке в защитной среде углекислого газа последний, защищая расплавленный металл сварочной ванны от кислорода и азота воздуха, сам в свою очередь, разлагаясь в дуговом разряде, является окислителем металла

где FеО — закись железа, растворяющаяся в железе.

Таким образом, как и при сварке в защитной среде инертных газов, в этом случае образуется окись углерода, которая в процессе кристаллизации металла сварочной ванны создает в нем поры. Для подавления образования окиси углерода (СО) через присадочную проволоку в расплавленный металл сварочной ванны вводятся элементы-раскислители — кремний и марганец. 

build.novosibdom.ru

Cварка в среде защитных газов: технология, режимы, виды

Защитные газы являются одним из лучших средств, которые могут уберечь сварочную ванну от влияния внешних факторов. Чтобы условия сварки были максимально приемлемыми, на расплавленный металл не должно ни что воздействовать, кроме электрической дуги и ничего не должно попадать в нее, кроме расплавленного присадочного материала. Сварка в среде защитных газов соответствует заявленным условиям и поэтому активно применяется в промышленности, строительстве, ремонтных цехах и прочих областях.

Процесс сварки в среде защитных газов

Здесь удачно объединяется технология использования газа и электрической дуги. Это позволяет объединить преимущества обоих вариантов и получить такое средство соединения металла, которое бы могло гарантировать надежность эксплуатации. Универсальность применения обусловлена большим количеством газов, используемых здесь. Для каждого типа металла можно подобрать свою разновидность, особенности которой будут соответствовать заданным условиям. Механизированная сварка в среде защитных газов позволяет соединять все типы металлов, которые применяются в производстве. Это касается их сплавов и даже разнородных деталей.

Преимущества

Свою популярность сварка в среде защитных газов получила благодаря своим положительным качествам, среди которых стоит отметить следующие:

• Качество соединения существенно превосходит многие другие способы сварки;
• Некоторые виды защитных газов имеют относительно невысокую стоимость;
• Освоение данной методики для сварщиков, которые уже обладают опытом работы, не составляет большого труда;
• Соединение может происходить как на малых толщинах, так и для более толстых деталей;
• Сварка получает высокий уровень производительности;
• Работа с нержавейкой, алюминием, медью и прочими цветными металлами и их сплавами уже не вызывает большого труда, так как благодаря газовой защите, многие проблемы с ними решились.

Недостатки

Недостатки сварки в защитных газах оказываются не столь существенными, как преимущества, но все же имеются:

• Ветер может сдувать защитный газ, который выходит с горелки, что в итоге лишает сварку основного преимущества;
• Применение в закрытых помещениях, где нет проветривания, также не рекомендуется, так как это связано с риском взрыва и загазованности помещения;
• Подготовка полуавтомата занимает много времени, так что его применяют только для серьезных работ;
• Такие газы как аргон обладают высокой стоимостью и некоторые швы оказывается делать не выгодно с экономической точки зрения.

Режимы

Для сварки в защитном газе применяют чаще всего инверторные полуавтоматы. Они выступают в качестве основного источника питания и регулируют параметры выходного тока и напряжения. Диапазон регулировки зависит от конкретной модели. Но если брать стандартные параметры соединения, когда не нужно работать со сверхвысокой толщиной, то с ней может справиться практически любой аппарат. Помимо этого к основным параметрам, влияющим на режим, входит расход газа и скорость подачи проволоки. Здесь приведены стандартные данные для полуавтоматов:

Толщина, мм	Диаметр проволоки, мм	Величина тока, А	Напряжение, В	Скорость подачи проволоки, м/ч	Расход газа
1,5	0,8	120	19	150	6
1,7	1	150	20	200	7
2	1,2	170	21	250	10
3	1,4	200	22	490	12
4-5	1,6	250	25	680	14
6 и более	1,6	300	30	700	16

Технология сварки

Сварка в защитных газах оказывается весьма эффективной, но для достижения высокопоставленных результатов нужно точно придерживаться технологии. Технология сварки в защитных газах имеет ряд отличий от других способов, что сказывается на технологии ее проведения.

В самом начале идет подготовка металла под сварку. Хоть здесь она оказывает на столь большое влияние, но ее стоит привести. После этого идет подключение и настройка оборудования, чтобы оно соответствовало требуемым режимам сваривания. Дальнейшим этапом будет розжиг дуги, который производится одновременно с подпаливанием пламени горелки.

«Важно!

Если процедура сваривания требует предварительного подогрева, то стоит включить горелку заранее и прогреть ею заготовку.»

После того, как сварочная ванна начала образовываться вокруг электрической дуги, можно подавать проволоку. Для этого используется специальное механизированное устройство, которое позволяет обеспечить подачу с постоянной скоростью. Это удобно, когда нужно сделать длинный шов, не разрывая дуги. Неплавкий электрод позволяет поддерживать дугу максимально длительный период времени.

При использовании постоянного тока, сварка производится на обратной полярности. В данном случае сокращается вероятность разбрызгивания, но увеличивается расход металла. Дело в том, что коэффициент наплавления в данном случае будет значительно снижен. При прямой полярности он оказывается в 1,5 раза выше. Ведение ванны желательно осуществлять слева направо, чтобы специалист мог видеть, как формируется шов, а не действовать вслепую. Все манипуляции осуществляются по направлению к себе.

Схема подачи газа при наплавлении

Формирование шва происходит просто, так что мастеру нужно только ровно вести аппарат на одинаковой скорости. При хорошо настроенном механизме подачи так можно провести до самого конца шва. После отрыва дуги, который должен совершаться по направлению обратному, куда шел шов, может потребоваться дополнительное прогревание.

Схема сварки в среде защитных газов

Используемые защитные газы

Защитный газ для сварки полуавтоматом подбирается для каждого случая в отдельности, так как у всех них свои свойства. Есть, конечно же, и универсальные газы, но везде есть особенности применения.

Аргон является как раз тем самым универсальным вариантом. Он отличается более высокой стоимостью и высоким уровнем защиты, которые существенно превосходит остальных. Это инертный газ, создающий непроницаемую оболочку. Он оказывается вреден для здоровья при использовании, так что здесь обязательно нужно использовать средства индивидуальной защиты.

Водород относится к редко используемым газам. Он поставляется в баллонах в сжиженном состоянии под большим давлением. Особенности сварки в защитных газах с водородом выводят его в особую категорию. Лучше всего он подходит для сварки меди.

Азот также дает защитную среду во время сварки. Механизированное соединение металлических изделий в среде азота обходится относительно недорого и при этом обладает высокими прочностными характеристиками. Газ без запаха и цвета, а также не взрывоопасен.

Углекислота очень часто используется в качестве защитного газа. Она обладает невысокой стоимостью и хорошо подходит для сварки сталей со средним и низким содержанием углерода. Ею можно выполнять основную массу производственных операций.

Стандарты

Данный процесс производится согласно ГОСТ 14771-76. Этот стандарт включает в себя положения о сварных швах, создаваемых электродуговой сваркой проводимой во всех видах защитных газов.

Заключение

Среди современного разнообразия методик, данный тип сварки занимает уверенное место. Соотношение стоимости получения шва, его качества и простоты применения является одними из лучших на сегодняшний день.

 

svarkaipayka.ru