Termokings.ru

Домашний Мастер
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварка плавящимся электродом в среде защитного газа — инструкция

Сварка плавящимся электродом в среде защитного газа — инструкция

Содержание:

  1. Введение.
  2. Сварка плавящимся электродом в газовой защитной среде.
  3. Доступные режимы сварки.
  4. Циклическая сварка короткой дугой.
  5. Сварка оптимизированной короткой дугой.
  6. Крупнокапельный процесс сварки.
  7. Режим импульсной сварки.
  8. Режим струйного переноса.
  9. Ротационный перенос металла.

Введение

Процесс GMAW-сварки используется для сплавления металлических изделий электрической дугой, которая горит между обрабатываемым изделием и плавящейся, непрерывно подаваемой проволокой. Для защиты зоны сварки подается газ через сварочную горелку, как показано на рисунке ниже.

Кислород оказывает неблагоприятное влияние на сварочный шов (появление шлаковой прослойки, коррозии, снижается механическая прочность и т.д.). Именно для защиты сварочного соединения от влияния атмосферы используется защитный газ.

Защитный газ позволяет также:

  • стабилизировать сварочную дугу;
  • улучшить перенос сварочной капли;
  • улучшить глубину провара шва;
  • обеспечить зачистку сварочному соединению;
  • повысить производительность сварочного цикла;
  • снизить вероятность прожига металла.

Сварка плавящимся электродом в газовой защитной среде

В процессе сварки плавящейся присадочной проволокой формируется шов за счет проплавления электродной проволоки и основного металла. Поэтому размер и форма шва (не считая тип и сечение металла, метод и скорость сварки и т.д.) будут зависеть от переноса присадочной капли и характера расплавления сварочной ванны.

От переноса расплавленной капли зависит качество будущего сварочного соединения. Этим процессом можно управлять, применяя разные сварочные процессы и настройки аппарата.

Доступные режимы сварки

  • струйный перенос металла;
  • крупнокапельный перенос металла;
  • циклическая сварка короткой дугой
  • сварка оптимизированной короткой дугой;
  • импульсный режим сварки;
  • ротационный режим сварки – непрерывно вращающийся перенос капли.

Циклическая сварка короткой дугой

В режиме циклической сварки короткой дугой (короткими периодическими замыканиями) используется присадочный материал сечением от 0,5 до 1,6 мм, с рабочим током от 100 до 200 Ампер и напряжением от 15 до 22 Вольт.


Рисунок режима циклической сварки короткой дугой

На рисунке выше показан процесс сварки, когда в один из периодов коротких замыканий 8 и 9 расплавленный металл силой поверхностного натяжения стягивается в каплю на торце электрода. В результате создается правильная сфера и правильные условия для сплавления со сварочной ванной. При этом достигается максимальная величина напряжения и длина дуги.

Во время сварочного цикла скорость подачи присадочного материала постоянная, при этом есть изменения в плавлении проволоки в 3 и 4 периодах ниже скорости подач. В результате чего кончик электрода приближается с каплей к сварочному шву до короткого замыкания (период 4 – напряжение и длина дуги уменьшаются). При этом капля расплавленной проволоки переходит в сварочный кратер и процесс повторяется.

Короткое замыкание резко увеличивает ток сварки, в результате происходит разрыв перемычки жидкого металла между основным металлом и электродом (8 период). В этот момент капля отрывается и разрушается, происходит разбрызгивание металла. Высокий ток пытается перейти через узкую перемычку между ванной и каплей, приводя к выплеску металла.

Циклическая сварка короткой дугой применяется для тонкостенных металлов, может использоваться для сварки полуавтоматом для любого пространственного положения.

Сварка оптимизированной короткой дугой

Крупнокапельный процесс сварки

Данный метод сварки характеризуется изменением величины сварочной дуги (от 22 до 28 Вольт) и сварочного тока от 200 до 290 Ампер. В результате меняется перенос присадочного металла и характер расплавления, происходит переход от сварки короткими замыканиями короткой дугой к сварке с редким коротким замыканием или без него. Нерегулярный перенос в ванну присадочного металла затрудняет сварку в потолочных положениях, ухудшается характеристика дуги, увеличивается разбрызгивание металла и угар.

Крупнокапельный перенос осуществляется при небольшой плотности тока, с крупной каплей больше самого электрода. Применение защитных газов позволяет исключить разбрызгивание металла, кроме углекислого газа. Конец присадочной проволоки расплавляется в среде углекислого газа энергией дуги, которая передается через расплавленную каплю. При этом увеличивается разбрызгивание металла, шов формируется волнистый и грубый, дуга неустойчива.

Чтобы снизить разбрызгивание, нужно держать кончик электрода ниже поверхности заготовки, ближе к сварочной ванне, в пределах плотности сварочной дуги. При этом достигается быстрый глубокий провар металла.

Режим импульсной сварки

Такой метод сварки характеризуется мгновенным изменением мощности сварочной дуги. Теплота, выделяемая дугой, недостаточная для расплавления присадочной проволоки с той скоростью, с которой она подается. В результате этого уменьшается длина дуги.

В период импульса тока осуществляется быстрое расплавление проволоки с формированием сварочной капли. Резкое увеличение электродинамической силы приводит к сужению шейки капли, сбрасывая ее в сварочную ванну в любых пространственных положениях.

В результате формируются качественные швы без разбрызгивания, с контролируемой дугой. При импульсном режиме сварки применяется одиночный импульс или группа импульсов, разными или одинаковыми параметрами. В первом случае первые или первый импульсы ускоряют расплавление проволоки, а сброс капли в сварочный шов обеспечивают последующие импульсы. При этом металл в шов переносится мелкими каплями без разбрызгивания. При импульсной сварке наблюдается электромеханическая вибрация, которая позволяет удалить газовые пузырьки из сварочного шва, обеспечивая ему высокую плотность.

Изменяя ток импульса и дуги, можно управлять размером и формой шва, скоростью расплавления проволоки и другими параметрами. Контролируемое тепловложение обеспечивает качественную сварку тонкостенных цветных и черных металлов. Импульсная сварка алюминия позволяет снизить пористость на поверхности металла за счет применением проволоки большего диаметра. Напряжение дуги в импульсном режиме от 28 до 35 Вольт, а пиковый ток может достигать 300-350 Ампер, гарантируя высокое кратковременное тепловложение в обрабатываемый металл.

Режим струйного переноса

Данный метод сварки характеризуется высокой плотностью постоянного тока (с импульсами или без импульсов) на обратной полярности в среде инертных газов с мелкокапельным переносом присадочного металла. При этом наблюдается непрерывный перенос струей присадочного металла в ванну с конца электрода. Стабильная ровная дуга с направленным потоком капель по оси от кончика электрода в сварочный шов. Гладкая поверхность шва, контролируемая глубина проплавления. Перенос сварочного металла изменяется с капельного на струйный при резком возрастании величины сварочного тока до «критических» величин для данного сечения электрода.

Читать еще:  Пистолет ИЖ 71 – любимое оружие частных охранников

Получить струйный перенос при прямой полярности тока нет возможности. В режиме струйного переноса диаметр сварочных капель будет меньше или равняться диаметру электрода. Скорость плавления присадочного материала достигает 42-340 мм/с. Струйный метод переноса металла осуществляется при высокой стабильности дуги с рабочим напряжением 28-40 Вольт и сварочным током 290-450 Ампер. Широко используется для качественного соединения металлов сечением свыше 7 миллиметров.

На сегодняшний день при изготовлении металлоконструкций с помощью описываемого способа используются такие виды электродов:

  • вольфрамовые. Наиболее распространенный вид, используемый при сварке неплавящимся электродом. Представляет собой стержень диаметром 1-4 мм. Вольфрам имеет очень высокую температуру плавления, что позволяет применять этот материал для изготовления электродов. Делятся на стандартные, иттрированные, лантанированные, торированные;
  • угольные. Часто применяются для сварки изделий из цветных металлов и сталей, имеющих малую толщину стенок и для воздушно-дуговой резки металлов. Используются как с присадкой, так и без, могут складываться по линии сварки или подаваться непосредственно в сварочную ванну. Сварочный процесс при использовании этих материалов проводится на токе величиной не больше 580 А;
  • графитовые. Особенно активно эти электроды применяются при работе с кабелями из меди. Отлично приспособлены к обработке, устойчивы к температурному воздействию и не подвержены быстрому износу. Благодаря всем этим качествам, весьма распространены на отечественном рынке.

Схема сварки неплавящимся электродом

Оборудование для полуавтоматической сварки

В комплект оборудования для механизированной сварки входят источник питания сварочной дуги, подающий механизм, газовое оборудование, горелка. Для повышения производительности и избежания перегрева горелки при серийном производстве могут использоваться системы охлаждения.

Источники питания сварочной дуги

Для сварки в среде защитных газов изготавливают источники питания с жесткими внешними вольт-амперными характеристиками. Сварка производится на источниках постоянного тока — сварочные выпрямители, преобразователи, инверторы или специальные установки, содержащие в себе источник питания и подающий механизм, а также блок управления. Источники питания переменного тока практически не используются.

Многопостовые источники питания

Для организации работы в цехах на производстве со стационарными сварочными постами целесообразно использовать многопостовые источники питания. Для этих целей можно использовать преобразователи и выпрямители. Существует две схемы организации многопостовой сварки.

Первая схема используется когда сварка производиться одинаковыми режимами на каждом посте с частыми замыканиями сварочной цепи (возбуждение дуги). При такой схеме в цепь каждого сварочного поста включают дроссель, который способствует снижению влияния постов друг на друга при одновременной работе.

Вторая схема может быть использована для регулирования режимов сварки индивидуально на каждом посте с минимальным влиянием постов друг на друга. В таком случае напряжение холостого хода многопостового источника питания устанавливают на максимум, а снижение силы тока (регулирование) выполняется с помощью балластного реостата на каждом посте.

Механизмы подачи проволоки

Механизмы подачи проволоки используются для стабильной подачи проволоки и регулирования скорости подачи в сварочную горелку. Обычно подающий механизм состоит из электродвигателя, редуктора, тормозящего устройства, подающих и прижимных роликов, а также кассеты с проволокой. Существуют различные варианты исполнения подающих механизмов — закрытого и открытого типа.

В зависимости от числа роликов различают двухроликовые и четырехроликовые подающие механизмы. Последние более надежные и рекомендуется использовать для проволоки большего сечения или при сварке порошковой проволокой.

Для увеличения радиуса проведения сварочных работ и обеспечения стабильной подачи сварочной проволоки могут применяться промежуточные механизмы подачи. Это позволяет увеличить зону проведения сварочных работ от 10 до 20 метров. Промежуточные механизмы синхронизируются с основным что позволяет значительно удалятся от источника питания или полуавтомата и газового оборудования.

Механизмы подачи проволоки

Механизмы подачи проволоки используются для стабильной подачи проволоки и регулирования скорости подачи в сварочную горелку. Обычно подающий механизм состоит из электродвигателя, редуктора, тормозящего устройства, подающих и прижимных роликов, а также кассеты с проволокой. Существуют различные варианты исполнения подающих механизмов — закрытого и открытого типа.

В зависимости от числа роликов различают двухроликовые и четырехроликовые подающие механизмы. Последние более надежные и рекомендуется использовать для проволоки большего сечения или при сварке порошковой проволокой.

Для увеличения радиуса проведения сварочных работ и обеспечения стабильной подачи сварочной проволоки могут применяться промежуточные механизмы подачи. Это позволяет увеличить зону проведения сварочных работ от 10 до 20 метров. Промежуточные механизмы синхронизируются с основным что позволяет значительно удалятся от источника питания или полуавтомата и газового оборудования.

Сварочные полуавтоматы

Сварочные полуавтоматы — специальные установки для механизированной сварки в среде защитных газов содержащие в себе источник питания, подающий механизм, горелку и блок управления процессом. Дополнительно полуавтомат может иметь дистанционный пульт управления, включать схемы позволяющие выполнять сварку в импульсно-дуговом режиме и т.д.

Сегодня чаще используется схема сварки от сварочного полуавтомата, чем источник питания + подающий механизм.

Сварочная горелка

Выполняет несколько функций, среди которых: направление проволоки в зону сварки, подвод тока к сварочной проволоке, подача защитного газа, управление процессом при помощи кнопки управления. Все это возможно благодаря использованию специального шланга внутри которого находится сразу несколько элементов — сварочные кабеля, управляющие провода, спиралеобразный канал для направления проволоки, трубка для подачи газа, а иногда и для подачи воды.

Общие рекомендации по технике сварки

Ручную и механизированную сварку обычно ведут на весу. Автоматическую сварку можно осуществлять так же, как и при сварке под флюсом, на остающихся или съемных подкладках и флюсовых подушках. Однако во многих случаях наиболее благоприятные результаты достигаются при использовании газовых подушек (рис. XI.4). Они улучшают формирование корня шва, а при сварке активных металлов способствуют и защите нагретого твердого металла от воздействия с воздухом. Подаваемые в подушку газы по составу могут быть аналогичными применяемым для защиты зоны сварки.

Читать еще:  Выбор сварочного инвертора – ценные рекомендации специалистов

XI.4. Схемы газовых подушек
а, б — односторонняя и двусторонняя сварка; 1 — защитный газ; 2 — медная подкладка

Качество шва в большой степени определяется надежностью оттеснения от зоны сварки воздуха. Необходимый расход защитного газа устанавливают в зависимости от состава и толщины свариваемого металла, конструкции сварного соединения, скорости сварки, состава защитного газа.

Влияние скорости сварки на надежность защиты зоны сварки видно из рис. XI.5. Ветер и сквозняки также снижают эффективность газовой защиты. В названных случаях рекомендуется на 20—30% повышать расход защитного газа, увеличивать диаметр выходного отверстия сопла или приближать горелку к поверхности детали. При сварке на повышенных скоростях полезно также наклонять горелку углом вперед, а при автоматической сварке применять боковую подачу газа (см. рис. XI.3,б). Для защиты от ветра зону сварки закрывают щитками. Для достаточной защиты соединений, указанных на рис. XI.6,в,г, необходим повышенной расход газа. При их сварке рекомендуется устанавливать сбоку и параллельно шву экраны, задерживающие утечку защитного газа. При равных условиях расход гелия благодаря его меньшей плотности должен быть увеличен по сравнению с аргоном или с углекислым газом.

XI.5. Влияние скорости сварки на эффективность газовой защиты
а—в — сварка соответственно на малой, средней и очень большой

XI.6. Схемы (а—г) расположения границы струи защитного газа при сварке различных типов соединений

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.

Описание процесса

Неплавящиеся электроды

Как уже упоминалось, используют неплавящиеся электроды двух видов: угольные (или графитовые) и вольфрамовые. Первые используются теперь редко и для неответственных конструкций. Вольфрамовые используются намного шире и чаще. Их толщина от 0,5 мм до 10 мм. Сам стержень может быть как из чистого вольфрама, так и иметь в составе различные примеси: лантан, торий, иттрий. Сплавы по сравнению с чистым материалом имеют лучшие показатели эрозивной стойкости, а также лучше держат токовую нагрузку. Диаметр стержня подбирают в зависимости от силы используемого тока и толщины заготовок, которые сваривают.

Параметры технологичного процесса

Наиболее часто при сварке неплавящимся электродом используют постоянный ток прямой полярности, так как в этом режиме происходит максимальная проплавка металла деталей, которые подлежат соединению. Это достигается за счет эффективного использование энергии: до 85% тепловой энергии идет на проплавку деталей, до 7% — на нагрев электрода, остальное — лучевые потери.

При работе с алюминиевыми заготовками пользуются постоянным током обратной полярности. В этом случае потери тепла могут составить до 50% и при сварке стали такой режим нецелесообразен.

При использовании переменного тока оборудование дополнительно укомплектовывается стабилизатором (необходим для стабилизации электрической дуги) и компенсатором тока.

Сварочное оборудование

Для ручного вида сварочное оборудование включает в себя такие компоненты:

  1. Генератор постоянного/переменного тока;
  2. Набор горелок для разных токов;
  3. Прибор первичного возбуждения дуги (и ее стабилизации);
  4. Газовое оборудование;
  5. Средства управления сваркой и газовой блокадой.

Автоматическое оборудование также включает в свой состав генератор тока и сварочный агрегат, который характеризуется такими параметрами: значения сварного тока, напряжение, скорость сварки, диаметр неплавящегося электродного прута, диаметр присадочной проволоки, скорость подачи присадки, расход тяжелого газа.

Доработанная концепция

Вместо использования общего контактного наконечника для обоих проволочных электродов, здесь применяется тандемная технология (при которой используются два изолированных контактных наконечника в общей среде защитного газа) (Рис. 1). В данном варианте технологии, каждый источник питания имеет собственную систему управления и контроля, независимо управляемый блок подачи проволоки и графическую среду пользователя, управляемую с помощью меню. Устройство синхронизации, подключенное к обоим источникам питания, позволило синхронизировать время переноса металла каждого проволочного электрода в процессе сварки таким образом (Рис. 2), что возникновение эффекта магнитного дутья было исключено.


Рис. 2. Хронологически расположенные кривые сварочного тока проволочных электродов в процессе
сварки.

При условии оптимальной настройки параметров (примечание: источники питания обеспечивают возможность плавной регулировки большого количества параметров), пульсирующая дуга обеспечивает перенос металла с низким уровнем разбрызгивания и отсутствием коротких замыканий, при котором за импульс от проволочного электрода отделяется одна капля присадочного металла, которая затем попадает в сварочную ванну. Импульсная технология позволяет установить практически постоянный размер капли, вне зависимости от мощности дуги. Это особенно важно в случае выгорания магния, уровень которого таким образом может оставаться практически постоянным во всем диапазоне мощности.

Читать еще:  Аппарат аргонно дуговой сварки: особенности и критерии выбора

В случае MIG сварки лишь ограниченная величина мощности дуги может быть сохранена при более высоких скоростях сварки. Причиной является то, что при увеличении мощности давление дуги растет очень быстро, что затрудняет управление ванной. При использовании проволочного электрода из сплава AlMg толщиной 1,2 мм, критический предел контроля сварочной ванны лежит в диапазоне от 320 до 350 А, при скорости подачи проволоки от 20 до 22 м/мин. Это наглядно демонстрирует преимущество использования отдельно регулируемых процессов переноса металла, когда два проволочных электрода расплавляются в общую сварочную ванну — таким образом можно поддерживать короткую дугу. При использовании короткой дуги, сварочная ванна остается узкой. Благодаря удлинению сварочной ванны за счет использования последовательно расположенных дуг, большая часть доступной энергии может быть использовано для повышения скорости сварки.

Как правило, на ведущую дугу подается несколько большая мощность. Благодаря этому холодный основной металл полностью расплавляется и за счет этого обеспечивается полное проплавление в корне. Наплавленный металл со второго электрода заполняет сварочную ванну. Кроме того, ведомая дуга удлиняет время дегазации сварочной ванны, снижая возможность порообразования.

Использование электроизолированных контактных наконечников позволяет обеспечить точно контролируемое распределение тока по обоим проволочным электродам. Одинаковый размер капель обеспечивается за счет заранее точно определенного момента отделения присадочного металла, что позволяет минимизировать разбрызгивание металла при сварке и гарантировать высокую стабильность процесса. Это хорошо видно на представленных на Рис. 3 фотографиях переноса металла, сделанных методом высокоскоростной съемки.

Рис. 3. Контролируемый перенос капли с использованием синхронизированных проволочных электродов из сплава AlSi5 (диам. 1,2 мм)

Сварка в среде защитных газов

Один из способов дуговой сварки. Только в этом случае в зону дуги через горелку подается специальный газ, струя которого предохраняет расплавленный металл в зоне соединения от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования. Также сваривание может проводиться в камере, из которой сначала был выкачан воздух, а затем закачана газовая смесь.

Учимся варить правильно в среде углекислого газа

Известны три основных вида:

  • инертные одноатомные (аргон и гелий), которые не взаимодействуют с металлами и предохраняет их от воздействия кислорода и азота воздуха;
  • нейтральные двухатомные (азот, водород и углекислый газ), которые взаимодействуют с металлами. При использовании сварки в углекислом газе шов получается пористый с низкими механическими свойствами;
  • различные смеси.

На сегодняшний день наиболее широкое применение получили аргоно-дуговые сварочные работы и в среде углекислого газа, поскольку они более доступны.

Гелий позволяет получать лучшее качество шва, но он слишком дорогой для обычного применения и используется для самых тонких металлов на производствах. Азот и водород используются ограниченно, ввиду взаимодействия с большинством металлов. Типы соединений регламентирует ГОСТ.

Параметры сварки

Технология и режимы зависят в первую очередь от таких параметров как:

  • напряжение;
  • сила, полярность и род тока;
  • диаметр и скорость подачи проволоки;
  • расход и состав смеси;
  • скорость выполнения сварочных работ;
  • колебания, наклон и вылет электрода.

Также существуют принципиальные различия между тем, как она происходит с применением плавящихся и неплавящихся электродов.

Электроды для сварки

Сваривание изделий производится как неплавящимся, так и плавящимся электродом. Неплавящиеся электроды (вольфрамовые, угольные и графитовые) служат только для возбуждения и поддержания горения дуги. Для заполнения разделки свариваемых кромок в зоне дуги вводят присадочный металл в виде прутков или проволоки. При этом угольные и графитные электроды применяют в основном только при работе с легированной сталью, так как они не обеспечивают достаточного, устойчивого горения дуги и сварной шов получается пористым с темным налетом.

Плавящиеся электроды применяют в виде сварочной проволоки, изготовленной из металла, который по химическому составу сходен со свариваемым металлом.

Полуавтоматическая сварка выполняется с использованием неплавящихся электродов и специальных шланговых сварочных полуавтоматов инверторного типа. Особенностью выполнения таких работ становится перемещение сварочной головки вдоль сварного шва с опорой на присадочную проволоку сечением 1-2 мм.

Автоматическая может выполняться как с использованием плавящихся, так и неплавящихся электродов. Для таких работ разработаны специальные автоматы, их головка закрепляется на вращающейся консоли. Таким образом обеспечивается возможность работы сразу на нескольких рабочих участках.

Как правильно варить аргонодуговой сваркой

Успешное примененная технология аргонодуговой сварки заключается в трех вещах:

  • Первая – правильные настройки всей системы. В отличие от сварки электродом, где достаточно выбрать силу тока, здесь нам понадобится изучить внимательно возможности нашей системы, свариваемую деталь и подобрать рекомендованные настройки.
  • Второй пункт успеха – твердая рука сварщика. Даже если мы настроили все правильно, но при этом не выдержали расстояние от электрода до заготовки или неправильно подавали пруток, то рассчитывать на качественный шов не придется.
  • Третий столп успеха – рабочее место. Здесь мы сможем удобно расположится самостоятельно, крепко зафиксировать заготовку, расположить вблизи все необходимые расходные материалы, обеспечить хорошую вентиляцию, при этом избегая сквозняков. Сквозняки или сильные порывы ветра – единственная вещь, кроме самого сварщика, которая может ухудшить качество работ.

Сварка аргоном по технологии выглядит следующим образом:

  1. Подбираем материал для припоя;
  2. Устанавливаем подходящий электрод и сопло;
  3. Настраиваем аппарат, согласно значениям таблицы;
  4. Регулировка скорости подачи газа на редукторе;
  5. Выставляем задержку подачи газа;
  6. Нажимаем на курок, при этом подается газ, но дуга не зажигается
  7. Зажигается дуга, подносим припой и ведем к горелке строго вдоль шва;
  8. Отключаем курок и держим горелку, пока не прекратится подача газа.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×