Сварка трубопровода в защитных газах

Электрическая дуга — замечательный способ соединения металлов и сплавов. Но она не универсальна и имеет свои ограничения при использовании на открытом воздухе. Потому сварщик, не знающий о тонкостях сварки в среде защитных газов, сам ограничивает свои возможности.

Охарактеризовать главную сущность процесса сварки в среде защитных газов достаточно просто — это всего лишь оптимальный вариант уберечь соединяемую зону от вредных воздействий.

Ключевые нормы устанавливает действующий ГОСТ 1976 года издания. В нем заданы ключевые типы стыков, размеры и конструктивное исполнение (кроме тех, которые регулируются отдельным ГОСТ 16037-80).

Сварка таким способом может проводиться:

• с добавкой присадочного металла;
• без дополнительных присадок;
• в инертном газе;
• в углекислом газе;
• в кислородно-углекислотной смеси различных пропорций.

Область применения защищенной газами сварки очень широка. Она включает:

• изготовление частей атомных и других электроэнергетических установок;
• получение узлов летательных аппаратов;
• сварку металлов и сплавов, которая должна быть выполнена особо чисто;
• изготовление корпусов химического оборудования;
• прокладку трубопроводов, создание емкостей для едких и агрессивных веществ;
• работу с цветным, черным и легированным металлом.

Дуговая сварка в защитном газе гарантирует отличные характеристики шва практически независимо от соединяемого металла. Сварщики могут почти не обращать внимания на толщину соединяемых конструкций. Вернее, она может учитываться при подборе режима, однако работа выполнима в принципе почти всегда.

Проконтролировать состояние сварочной дуги и образуемой попутно ванны не составит труда.

Область теплового воздействия дополнительно сужается по сравнению с традиционной атмосферной сваркой.

Вот еще некоторые моменты:

• при работе в несколько слоев не потребуется вычищать швы;
• отпадает потребность в удалении флюса и шлака;
• возможность не учитывать пространственное размещение деталей;
• необходимость оберегать себя от света и инфракрасной радиации, создаваемого дугой;
• оперативность;
• сравнительная дешевизна;
• упрощенная автоматизация процесса.

Среди всех химически стабильных газов лишь гелий и аргон используются сколько-то широко. Прочие варианты применять экономически нецелесообразно. Аргон не будет растворяться в расплавленном металле. Его используют, чтобы работать с различными марками стали и с чистым алюминием.

Гелий дороже аргона и легче воздуха, то есть затраты будут больше. Однако именно гелий оптимально подходит для сварки очень активных химически металлов. С его помощью также соединяют алюминиевые и магниевые сплавы. Кроме того, в гелиевой среде выброс наружу энергии дуги вдвое больше, чем в атмосфере аргона.

С точки зрения сварщиков, инертным газом можно считать и азот. Вернее, его ценят за неспособность вступать во взаимодействие с медью.

Правильнее было бы называть их химически активными газами. И именно в этот разряд всегда (кроме случаев сварки медных изделий) входит и азот. Выполнение азотной сварки не предъявляет особых требований к качеству применяемого оборудования. Теоретически принято считать, что должен использоваться однофазный трансформатор.

Но на практике уверенно варят с любым подходящим по остальным характеристикам трансформатором.

Кислород в чистом виде сварщикам не интересен из-за своей горючести и даже взрывоопасности. Однако он является частым компонентом в специальных смесях. Углекислота применяется, когда надо сварить:

• чугун;
• стали с малым и умеренным вхождением углерода;
• стойкую к коррозии сталь слабого легирования.

Водородная атмосфера создается, когда надо варить никель и отдельные марки нержавеющей стали. Особенно привлекательно такое решение для работы с толстыми деталями.

В среде водорода текучесть металла будет выше. Легче обеспечить и чистоту поверхности.

Стоит учесть, что из-за водорода подчас растет хрупкость углеродистых сталей, потому его нельзя использовать, если неизвестна конкретная марка металла.

Классификацию видов дуговой защищенной сварки стоит начать с автоматической газоэлектрической разновидности. Это высшая ступень развития механизированных сварочных работ.

Такой режим позволяет гарантировать идеальный контроль за ходом всего процесса. Потому его стараются использовать на промышленных предприятиях, иногда и в строительстве.

Однако для частного использования это чрезмерно сложно.

Разница может быть и в применяемом инструменте. Многие сварщики пользуются неплавящимся электродом. Подобное решение приемлемо для работы с неферромагнитными веществами.

Опытный специалист в этом режиме тонко чувствует глубину, на которую проплавляется металл.

В сочетании с самостоятельным управлением горелкой и присадочным материалом можно исключить появление непроваренных участков и прочих отклонений сварных швов от нормы.

Важно: неплавящийся электрод пригоден главным образом для тонкостенных изделий. При большой толщине металла, по отзывам профессионалов, он будет работать несколько хуже.

Зато подобный инструмент нравится энтузиастам, создающим декоративные изделия из нержавеющих сталей. Чаще всего неплавкий электрод делают из вольфрама. Но также могут применять электротехнический уголь либо графит.

Во многих случаях более предпочтительны, однако, манипуляции с плавящимся электродом. Такое решение проще, чем использование неплавящегося инструмента, и позволяет воспользоваться более дешевым оборудованием.

Электрод с плавлением поможет обработать куда больше типов металла, чем его неплавкий аналог. Можно без труда работать даже в довольно труднодоступных местах.

Наконец, пространственное расположение сварщика, его техники, самих деталей или конструкций можно выбирать более гибко.

Однако нельзя игнорировать и слабые стороны подобного варианта, в том числе:

• выброс наружу агрессивных и опасных веществ;
• большую сложность работы (даже опытным сварщикам приходится работать аккуратно);
• сравнительно низкую скорость;
• высокое влияние магнитных полей на дугу.

Иногда пользуются и порошковой проволокой. Ее могут применять при работе в среде углекислоты. Если свариваемые изделия должны соответствовать повышенным требованиям, иногда проводятся даже специальные испытания проволоки.

К сведению: допускается применение не только специального сварочного, но и пищевого углекислого газа. Разрешено применять газ с вхождением до 2% воды.

Разница между конкретными режимами может заключаться:

• в диаметре присадочной проволоки;
• в используемом напряжении;
• в темпе работы;
• в виде тока и его силе;
• в электрической полярности;
• в химическом составе газа;
• в темпе расходования газовой среды.

В подавляющем большинстве случаев применяют ручные инверторные полуавтоматы. Обязательно настраивают электричество и подбирают индивидуально необходимое напряжение. Порядок расчета использования газа зависит от масштаба производства и номенклатуры выпускаемых изделий. Обязательно надо учитывать выполнение подготовительных и завершительных операций.

Говоря про аппаратуру для газозащитной сварки, стоит указать — в подавляющем большинстве случаев применяют сварочные полуавтоматы. В них параметры дуги и скорость перемещения присадочной проволоки определяется автоматическими компонентами. Все, что непосредственно зависит от исполнителя, — скорость и направление перемещения сварочных головок (горелок).

Предпочтительно использование комплексов техники MIG/MAG.

При применении саморегулирующихся сварочных систем очень важны источники питания. Они должны иметь жесткую электрическую характеристику с пологим падением тока. Сварочные горелки могут быть прямой и изогнутой формы. В различных версиях используют водяное охлаждение либо отвод тепла воздухом. Изгиб сопла подойдет для горелки, работающей в труднодоступных местах.

Важно понимать, что защитные газы спасают только металл от порчи, но не защищают самого сварщика. Обязательно следует соблюдать требования электробезопасности, носить защитные маски, перчатки.

Использовать кислород надо с особой осторожностью, учитывая его склонность к возгоранию. Все баллоны с газами должны находиться все время в вертикальном положении.

Их нельзя использовать после истечения срока поверки, после падения с высоты или сильного механического повреждения.

Недопустимо использовать углекислоту бесконтрольно в узких и слабо проветриваемых местах. Для каждого типа газа применяют только подходящий вид редуктора. Перепутывание шлангов не допускается. Нельзя также подвергать их воздействию открытого огня и искр, горячих и тяжеловесных предметов.

В зоне сварки не место посторонним людям и домашним животным, масляным и жировым загрязнениям.

До запуска следует проверять, исправна ли пусковая система. Шланги перед работой проверяют на герметичность. Сварщик не может исправлять недостатки оборудования до окончания работы.

В закрытых емкостях и в сырых местах требуется использовать прорезиненную одежду и коврики из той же резины.

Нельзя варить незакрепленные или плохо закрепленные детали, а также работать на неустойчивых поверхностях и/или при ограниченной видимости.

Профессионалы измеряют расход газа, отталкиваясь от силы тока, диаметра проволок и толщины соединяемого металла.

Чтобы не касаться специальных формул, начинающим сварщикам лучше определять свою потребность в защитном газе по фирменным сопроводительным паспортам.

На открытом воздухе, конечно, понадобится больше газов, чем в помещениях. Стандартная схема сварки в защитной среде позволяет применять как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды.

Комбинировать инертные и химически активные газы полезно для:

• наращивания устойчивости дуги;
• большей глубины плавления;
• эффективного изменения глубин швов;
• достижения максимальной производительности.

Сочетая аргон с кислородом (добавка 1-5%), можно легко сварить сталь с различным содержанием углерода и легирующих добавок. Обычно берут плавкий электрод. Вводя кислород, уменьшают критический ток и борются с образованием пор.

Углекислый газ применяют чаще всего в процессе сварки углеродистой стали. Обычно изолирующее вещество подается в середину рабочей зоны.

Но если надо очень быстро варить металл плавким электродом, требуется боковая подача. Экономя дорогостоящий газ, его надо подавать парой раздельных потоков. Углекислоту обычно подают снаружи.

Чтобы прикрыть от контакта нагретый, но не расплавленный металл, рекомендуют использовать сопла с длинными насадками.

А наиболее мощную защиту обеспечивают стационарные промышленные камеры с точно заданной защитной средой.

Готовить кромки надо точно так же, как и при других вариантах сварки. Руководствуются при этом ГОСТ 14771-76 либо ТУ на конкретные изделия.

Постоянство зазора обеспечивают, закрепляя детали шарнирным способом. Угол раскрытия кромок определяется толщиной соединяемых металлов.

Когда работают в углекислом газе, формируя многослойный шов, перед каждым следующим слоем нужно внимательно очищать поверхность.

Иногда стоит применять газовую подушку. Она позволит эффективнее сформировать корень шва. Подавать ли в подушку те же газы, что и в основную зону, нужно решить самостоятельно. Желательно оберегать рабочее место от сквозняков и пронизывающих ветров. Наилучший вариант в большинстве случаев — постоянный ток обратной полярности.

Как настроить давление защитного газа и его расход, смотрите далее.

Газовая сварка труб

Монтаж трубопроводных систем часто производят методом газовой сварки. При этом используют смесь кислорода и другого горючего вещества: ацетилена, пропана, водорода, бутана.

В некоторых случаях газовая сварка труб осуществляется с применением аргона. Такой способ целесообразно использовать, когда необходимо сварить цветной металл или детали из легированной стали.

В этом случае аргон предотвращает окисление свариваемых заготовок в процессе выполнения работ.

Материалы и оборудование

Сварка трубопроводов производится с использованием следующих материалов и веществ:

• Кислород. Необходим для поддержания горения используемого газа.
• Газообразная горючая смесь. Чаще всего в качестве основного рабочего вещества применяют ацетилен.
• Сварочная проволока. Является присадочным материалом и по своему составу должна соответствовать свариваемым трубам.
• Флюсы. Не допускают окисления металла под влиянием воздуха. Используются в виде порошков и пастообразных смесей для сварки меди, чугуна или деталей из легированной стали.

Для выполнения газосварочных работ необходимы баллоны с кислородом и горючим газом, редукторы для регулировки давления, горелка, ацетиленовый генератор (если используется ацетилен не в баллонах).

Технологии газосварки

Перед проведением сварочных работ поверхность трубы очищают от загрязнений и обезжиривают. Затем кромки толстостенных труб (свыше 3,5 мм) механически обрабатывают, делая скосы. Это связано с тем, что металл способен достаточно прогреваться на глубину до 4 мм. Если толщина менее 3,5 мм эта операция не проводится.

Технология основного сварочного процесса бывает двух видов. В первом случае сварку производят по направлению слева направо (правый способ). Пламя горелки направляется впереди присадочной проволоки на уже пройденный участок. Этот метод лучше защищает поверхность от проникновения азота и кислорода из воздуха и обеспечивает повышенную глубину плавления.

Таким образом удобно соединять трубы с толщиной стенок свыше 5 мм. При втором способе (левый) направление движения горелки справа налево за сварочной проволокой. Пламя направляется на ещё не сваренный металл, поэтому рабочий хорошо видит обрабатываемую поверхность. В результате шов получается равномерным по высоте и ширине.

Этот метод используют для работы с тонкостенными трубами.

Сварка труб с использованием аргона

Технология аргонодуговой сварки предполагает использование электродов для плавки металла в защитной среде, создаваемой аргоном. Этот газ тяжелее воздуха, а также он не вступает в реакцию с окружающей атмосферой и обрабатываемым материалом. Сварка труб аргоном происходит следующим образом.

Между электродом и поверхностью возникает дуга, которая плавит металл в среде инертного газа. Имея превосходящую массу, аргон вытесняет воздух и предотвращает процессы окисления. Газ начинают подавать за 20 сек. до появления дуги и прерывают подачу спустя 10 сек. после того, как она погаснет.

Часто при монтаже трубопроводов защитный газ направляют и вовнутрь трубы.

Таким способом сваривают материалы из легированных сталей, алюминия и других цветных металлов. Сварка аргоном труб с небольшой толщиной стенок может осуществляться без присадочных материалов. Процесс может выполняться автоматически или в ручном режиме.

Материалы и оборудование для аргонодуговой сварки

Для осуществления аргонодуговой сварки необходимы:

• сварочный инвертор;
• горелка;
• баллон с аргоном;
• редуктор, клапан газа;
• электроды;
• осциллятор.

Инвертор вырабатывает необходимый постоянный ток. В силу технических особенностей этого способа сварки, зажигать дугу прямым касанием электрода нельзя. Поэтому современные сварочные аппараты оснащаются встроенным осциллятором.

При помощи этого прибора производится возбуждение электрической дуги. После этого он выполняет роль стабилизатора.

Газосварка различных труб осуществляется с использованием неплавящихся вольфрамовых электродов, которые крепятся возле сопла горелки.

Техника выполнения аргонодуговой сварки достаточно сложная. Для овладения ею необходим некоторый опыт подобной работы с металлами. Обрести новые навыки помогут обучающие видео, которые находятся в свободном доступе.

• Поделись с друзьями
• 0
• 0
• 0
• 0

Автоматическая и полуавтоматическая сварка труб в защитных газах

Благодаря полному контролю сварочного процесса автоматическая сварка получила наибольшее распространение на предприятиях, специализирующихся на массовом производстве.

По своей сути сварка-автомат – это сочетание электромеханического оборудования с электронным управлением, среди которых важнейшей деталью является сварочная головка.

С ее помощью происходит подача расходных материалов в область соединения, производится дуговая сварка, резка или напыление, осуществляется контроль над сварочным процессом и своевременностью его остановки.

Дополнительная информация. По своей конструкции головки делят на два типа: подвесные и самоходные. Первые отличаются отсутствием устройства для перемещения головки. Поэтому движение дуги происходит за счет передвижения соединяемых элементов. Самоходная головка способна самостоятельно перемещаться над зоной сварки с помощью специальных приводов.

На самом деле разница между технологиями несущественна. Степень механизации процесса – вот чем отличается автомат от полуавтомата.

Относительная простота конструкции выгодно отличает полуавтоматические сварочные аппараты. Они оборудованы автоматическим устройством подачи сварочной проволоки на электродный держатель через гибкий рукав.

Сварщик осуществляет управление за движением дуги, направляя ее в нужную сторону.

Таким образом, технология, при которой проволока подается в автоматическом режиме, а дуга перемещается оператором, получила название полуавтоматической.

Виды автоматических аппаратов

По своим конструктивным решениям оборудование для автоматической сварки делят на несколько типов:

1. Тракторного типа. Для работ под слоем флюса или в среде защитных газов.
2. Подвесной сварочный автомат. Для работы в среде защитных газов.
3. Многодуговой аппарат. Существуют модификации как тракторного, так и подвесного исполнения.

Тракторный тип

Первый тип аппаратов был разработан и выпущен в СССР. Требования к конструкции регламентированы ГОСТ 8213-69. Широко применяется в тяжелой промышленности.

Сварочный трактор

В качестве примера рассмотрим устройство одномоторного трактора типа ТС-17-Р. Как следует из названия, трактор имеет только один электродвигатель. Он разработан для выполнения работ под слоем флюса при сварке различных стыковых швов. При этом минимальный радиус кольцевых швов составляет 600 мм.

С помощью электродвигателя приводятся в движение ходовой механизм, а также устройство подачи проволоки. Все три элемента имеют общий корпус, который является несущей конструкцией трактора. Он служит опорой прочим механизмам: загрузочному бункеру для флюса, барабану с проволокой и управляющему блоку.

Электрод располагается вблизи вертикальной оси, которая проходит через центр тяжести. Данная особенность позволяет производить работы внутри емкостей: низкое расположение центра тяжести обеспечивает повышенную устойчивость.

Подвесной сварочный аппарат

Оборудование подвесного типа состоит из следующих базовых элементов:

1. Подающее устройство.
2. Приводной суппорт.
3. Механизм вертикального передвижения.
4. Флюсовый бункер.
5. Проволочный барабан.
6. Блок управления.

Подвесной сварочный аппарат

Подвесное оборудование разделяют на стационарные и самоходные агрегаты.

Стационарные устройства отличаются тем, что перед началом работ их устанавливают на выбранное место и не перемещают до окончания работ. Основная сфера применения – соединение труб. Самоходные аппараты оснащены тележкой для перемещения по рабочей площадке. Отличаются способностью к созданию неразъемных соединений значительной длины.

Технология автоматической и полуавтоматической сварки трубопроводов в защитных газах

Зазоры под сварку между двумя кромками стыка должны составлять порядка 0,5-1,0мм. Сварка труб с тонкими стенками, в большинстве случаев, происходит, без разделки кромок под сварку.

Кромки труб с большей толщиной стенки подготавливают, снимая на них фаски под углом 20-30°. Для сварки нержавеющих сталей хорошо подходит высоколегированная сварочная проволока мирки Св-06Х19Н9Т, диаметром 0,8-1,2мм.

При сварке нержавеющих сталей неплавящимся электродом, необходимо применять присадочную проволоку марок Св-01Х19Н9, Св-04Х19Н9 и Св-07Х19Н10Б.

При этом первый слой сварного шва выполняется вольфрамовым электродом без применения присадочного материала. Такой приём способствует качественной проварке корня шва.

Сварку последующих слоёв осуществляют вольфрамовым электродом с применением присадочного материала, или же их сваривают плавящимся электродом.

Струя защитного газа (аргона, или углекислого, или смеси газов) должна плотно охватывать всю зону сварки. Если сварка происходит на открытой местности, или в хорошо проветриваемом помещении, то от ветра и сквозняков необходима дополнительная защита (щиты, палатки и др.), а также необходимо увеличивать скорость потока защитного газа.

Принцип и технология выполнения работ

Для сварки металла применяют аппараты всех вышеперечисленных типов. Главным элементом конструкции автоматического аппарата является сварочная головка, которая включает в себя следующие комплектующие:

  ДИНИСТОРЫ, ИХ АНАЛОГИ И ТИРИСТОРЫ – СДЕЛАЙ САМ

• устройства подачи и перемещения;
• токопроводные элементы;
• самодвижущаяся тележка;
• блок управления.

• Она обеспечивает подачу сварочной проволоки либо прочих электродных материалов, после чего осуществляет подачу тока.
• Вспомогательная аппаратура, к которой относятся механизм подачи защитного газа либо флюсовое оборудование.
• Особенности механизма подачи проволоки имеют конструктивную схожесть с аналогичным приспособлением полуавтоматических аппаратов.

Токопроводящий механизм называют горелкой либо мундштуком.

Встречаются различные варианты исполнения, которые имеют общее принципиальное устройство – направляющую трубку с вкрученным токопроводным элементом. Трубка посредством сапожковой вилки на шарнире соединяется с прижимным механизмом. Для повышения периода эксплуатации вилка снабжена вставкой из высокопрочного материала.

Прижимной механизм представляет собой винт с пружиной.

Для автоматической сварки под флюсом рекомендуем использовать источники энергии с пологопадающими характеристиками. При выполнении работ в газовой среде предпочтительнее будут источники с жесткими характеристиками.

Для орбитальных сварных работ используют аппараты с асинхронными двигателями постоянной частоты. Благодаря реализации принципа саморегуляции скорость подачи электродов остается неизменной.

На конвейерных линиях сварочное оборудование работает согласно единому технологическому циклу, который может содержать устройства для предварительной или последующей обработки материалов в зависимости от специфики производства.

Металлообработка и углекислый газ

У нас не получится в деталях рассказать обо всех моментах, которые есть в полуавтоматической сварке в области защитного газа азота. Мы поговорим о работе в углекислотах.

Такой метод за последние 15 лет стал популярным и эффективным. Стоит взять эту информацию на вооружение.

Выбор проволоки для сварки

Этот момент очень важный при металлообработке в среде углекислого газа. Если взять деталь, в составе которой небольшое количество углерода – она рискует окислиться. Чтобы этого не произошло, необходимо использовать провода с марганцем и кремнием в составе.

Не забывайте об этом, если хотите получить хорошую работу! Возникает необходимость варки легированного сплава – применяйте специальную проволоку. Далее мы расскажем об известных марках проводов для сварки этих видов металла.

Готовим металл к обработке

Хотите, чтобы шов был ровным и красивым, правильно? Для этого стоит заняться подготовкой металлических конструкций. Для начала почистите детали от проявлений коррозии, а также от краски и грязи.

Если остались масляные следы – их также необходимо убрать. В том случае, когда детали загрязнены немного, можно применить ветошь. Если длительной очистки не избежать – используйте специальную щетку из металла.

  Аргон – самый ленивый газ

Не забудьте удалить жир со всей поверхности конструкции. Это можно сделать, используя специальные очистные средства.

Выбор режим работы

Если вы выбрали правильный режим сварки – то уже сделали 50% работы на пути к получению сварочного соединения. Этот момент нужно продумать тщательно, чтобы потом не пришлось начинать всё заново.

Режим металлообработки – это совокупность некоторых настроек, которые установлены на аппарате. Они полностью зависят от того, какой тип работ вам нужно выполнить.

Говоря о сварке при помощи агрегата с работой углекислот настройки будут выглядеть таким образом:

• Род и полярность тока. Как правило, работает статичный ток возвратной полярности. В случае с прямой полярностью вы можете получить нестабильное горение дуги. Хотите применить переменное электричество вместо постоянного? Поставьте в цепь осциллятор, которая поможет механизму работать корректно.
• Диаметр проводов. Показания напрямую зависят от толщины металла, который придется обрабатывать. Для тонкой конструкции подойдут тонкие провода, и наоборот. Сила электричества при этом выбирается в зависимости от диаметра провод. Принцип такой: сила электричества при сварке прямо пропорциональна глубине провара. Скорость работ при этом будет соответствовать этой же формуле.
• Напряжение арки. Оно зависит от длины этой арки. Сила тока будет определять установленное напряжение. Настраивать этот показатель достаточно просто. С увеличением напряжения возрастает показатель глубины провара. Ширина соединений при этом также становится больше. Если вы будете знать эти показатели – вам удастся определить необходимое напряжение арки.
• Скорость введения проволоки. Этот показатель можно определить только путем опыта. Помните, что арка должна прогорать стабильно, а проволока должна медленно топиться. Начинающий мастер обычно применяет агрегаты, которые регулируют скорость подачи проводов в автоматическом режиме.
• Вылет провода. Этот момент также определяется путем частых работ. Вылет не должен быть либо большим, либо маленьким. В первом случае дуга прогорает нестабильно. Швы получаются неровными и кривыми. Во втором случае вы лишитесь возможности контролировать сварочный процесс, потому что он будет проходить довольно быстро.

Плюсы и минусы сварочных автоматов

Применение рассматриваемой технологии имеет положительные и отрицательные стороны. Преимуществами автоматического метода считают:

1. Качество соединения. Использование электронных систем позволяет добиться высоких показателей целостности и повторяемости шва.
2. Производительность. Благодаря высокой скорости автоматические линии значительно превосходят возможности бригады квалифицированных сварщиков.
3. Количество отходов. При условии грамотной настройки использование автоматических аппаратов позволяет минимизировать количество лома.
4. Трудозатраты. Применение данной технологии позволит перенаправить трудовые ресурсы на другие производственные участки. Кроме того, можно не учитывать человеческий фактор при планировании работ.

Недостатки:

1. Высокая стоимость оборудования.
2. Низкая маневренность сварочных агрегатов.
3. Трудности при реорганизации производства.

Технология автоматической сварки не стоит на месте.

Несмотря на то что автоматизация производства, как правило, оказывает положительное влияние на предприятие, перед ее внедрением следует трезво оценить целесообразность модернизации. Это не всегда выгодно.

Именно по этой причине автоматическая сварка не получила повсеместного применения. Если вы имеете опыт успешного внедрения автоматической сварки на производстве, поделитесь им в х.

Положительные и отрицательные качества автоматической сварки

Главной эксплуатационной характеристикой автоматического оборудования марок Твинни Т, Telmig 170 и других является максимально высокая производительность, которая в несколько раз выше по сравнению с ручной дуговой или полуавтоматической сваркой.

Кроме того, здесь к минимуму сведена вероятность влияния человеческого фактора. За счет этой особенности сварное соединение получается максимально ровным как в ширину, так и по толщине. Такую сварку очень удобно применять для работы в труднодоступных местах. Не приходится производить регулировку подаваемого на электрод напряжения и скорости его подачи к свариваемым элементам.

Человеку в процессе выполнения сварочных работ не приходится находиться в непосредственном контакте с отравляющими веществами, которые выделяются в процессе сварки, поэтому состояние его здоровья находится вне опасности.

Главным отрицательным моментом при использовании такой технологии являются довольно большие затраты времени, направленные на организацию процесса.

Кроме того, шов при его формировании подкорректировать не представляется возможным, так как все основные его качества определяются устройством еще перед началом проведения работ.

Сварка в защитных газах

Подробности Подробности Опубликовано 25.05.

2012 16:07 Просмотров: 46609

• Страница 1 из 12
• ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕЕ
• Общие сведения
• 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, которые обеспечивают физическую изоляцию металла и зоны сварки от воздуха и заданную атмосферу в зоне сварки.
• Разновидности сварки в защитных газах можно классифицировать по следующим признакам:
• типу электрода — плавящимся и неплавящимся электродами;типу защитного газа — инертные, активные, их смеси; способу защиты — струйная, в контролируемой атмосфере; характеру горения дуги — стационарной, импульсной; механизации — ручная, полуавтоматическая, автоматическая.

Классификация разновидностей сварки по типу электрода и степени механизации приведена на рисунке. В качестве плавящегося электрода используют сварочные проволоки, по химическому составу соответствующие свариваемым материалам, описанным далее. Неплавящиеся электроды служат для возбуждения и поддержания горения дуги. В основном используют вольфрамовые, реже угольные и графитовые электроды (при сварке в активных газах). 

Для повышения устойчивости горения дуги и стойкости электрода в состав вольфрамового электрода вводят обычно 1,5—3% окислов активирующих редкоземельных металлов (тория, лантана, иттрия), повышающих эмиссионную способность электрода.

В качестве электродов для сварки применяют вольфрамовые прутки диаметром 0,2—12 мм, выпускаемые промышленностью: вольфрам чистый (ЭВЧ), вольфрам торированный (ЭВТ5, ЭВТЮ, ЭВТ15), вольфрам лантанированный (ЭВЛ10, ЭВЛ20), вольфрам иттрированный (ЭВИЗО).

Угольные и графитовые электроды (стержни) изготовляют из электротехнического угля или синтетического графита диаметром 4—18 мм и длиной 250—700 мм.

Графитовые электроды имеют лучшую электропроводность и более стойки против окисления при высоких температурах, чем угольные электроды. 

Защитные газы защищают дугу и сварочную ванну от вредного воздействия окружающей среды. В качестве защитных газов применяют инертные и активные газы, а также их смеси. Инертным и называются газы, которые химическк не взаимодействуют с металлом и не растворяются в нем. В качестве инертных газов используют аргон (Аг), гелий (Не) и их смеси.

Инертные газы применяют для сварки химически активных металлов (титан, алюминий, магний и др.), а также во всех случаях, когда необходимо получать сварные швы, однородные по составу с основным и присадочным металлом (высоколегированные стали и др.). Инертные газы обеспечивают защиту дуги и свариваемого металла, не оказывая на него металлургического воздействия.

Аргон поставляется по ГОСТ 10157—79 «Аргон газообразный и жидкий» следующих сортов с содержанием аргона не менее (%): высшего сорта (99,99), 1-го сорта (99,98), 2-го сорта (99,95), остальное — кислород «0,005), азот «0,004), влага «0,03). Гелий выпускают по МРТУ 51-04-23-64 составов (%): марка I (99,6—99,7), марка II (98,5—99,5), остальное — азот.

Аргон и гелий поставляют в баллонах вместимостью 40 л под давлением 15 МПа. Баллон для аргона окрашен в серый цвет, надпись зеленого цвета; баллон для гелия — коричневый, надпись белого цвета. В связи с тем что гелий в 10 раз легче аргона, расход гелия при сварке увеличивается в 1,5—2 раза.

По отношению к меди инертным является также азот (N2), и который поставляется по ГОСТ 9293—74 «Азот газообразный и жидкий» в газообразном состоянии четырех сортов (состав, %): высший — 99,9; 1-й —99,5; 2-й — 99,0 и 3-й — 97,0; остальное — примеси.

Активным и защитными газами называют газы, вступающие в химическое взаимодействие со свариваемым металлом и растворяющиеся в нем (углекислый газ, водород, пары воды и др.). Основным активным защитным газом является углекислый газ, который поставляется по ГОСТ 8050—76 «Двуокись углерода газообразная и жидкая». Для сварки используют сварочный углекислый газ чистотой 99,5%.

Углекислый газ хранят и транспортируют в жидком виде преимущественно в стальных баллонах емкостью 40 л под давлением 6,0—7,0 МПа. В баллоне находится 60—80% жидкой углекислоты, а остальное — испарившийся газ. Цвет баллона черный, надпись желтого цвета. Смеси газов обладают в ряде случаев лучшими технологическими свойствами, чем отдельные газы.

Например, смесь углекислого газа с кислородом (2—5%) способствует мелко-капельному переносу металла, уменьшению разбрызгивания (на 30—40%), улучшению формирования шва. Смесь из 70% Не и 30% Аг увеличивает производительность сварки алюминия, улучшает формирование шва и позволяет сваривать за один проход металл большей толщины.

1. По способу защиты различают местную и общую защиту свариваемого узла (сварку в контролируемой атмосфере).
2. Основным способом местной защиты является струйная защита шва.

При этом способе защитная среда в зоне сварки создается газовым потоком при центральной, боковой и комбинированной подаче газа. При центральной подаче газа дуга, горящая между электродом и основным металлом, со всех сторон окружена газом, подаваемым под небольшим избыточным давлением из сопла горелки, расположенного концентрично оси электрода.

Этот способ защиты является наиболее распространенным. В ряде случаев с Целью экономии инертных газов, а также получения оптимальных технологических и металлургических свойств защитной среды применяют горелки, конструкция которых обеспечивает комбинированную защиту двумя концентрическими потоками газов. Например, внутренний поток образуется аргоном, а внешний — углекислым газом.

При сварке высокоактивных металлов (Ti, Zr, Та, Nb, Mo, W) необходимо защищать не только расплавленный металл, но и зону металла, нагреваемую при сварке до температуры более 300°С с лицевой и обратной сторон шва. Для расширения струйной защиты с лицевой стороны шва применяют дополнительные колпаки-дриставки, надеваемые на сопло горелки (рис. 59, г).

Защита обратной стороны шва обеспечивается поддувом защитного газа. Боковую подачу газа применяют ограниченно.

Наиболее эффективная защита металла шва и зоны термического влияния обеспечивается при сварке в камерах с контролируемой атмосферой. Камеры предварительно продувают или вакуумируют, а затем заполняют защитным (инертным) газом заданного состава под небольшим давлением.

Преимуществами сварки в защитных газах являются: высокая производительность (приблизительно в 2,5 раза выше, чем при ручной дуговой сварке покрытыми электродами); простота механизации и автоматизации; возможность сварки в различных пространственных положениях; малая зона термического влияния и относительно небольшие деформации изделий в связи с высокой степенью концентрации дуги; высокое качество защиты, отсутствие необходимости применения зачистки швов при многослойной сварке; доступность наблюдения за процессам сварки; возможность сварки металла различной толщины (от де сятых долей миллиметра до десятков миллиметров). Недостатками сварки в защитных газах являются открытая дуга, что повышает опасность поражения зрения световым излучением, и необходимость защиты зоны сварки от сквозняков (при струйной защите), что затрудняет применение этого вида сварки в монтажных условиях на открытом воздухе. Ч § 26. Сварка в защитных газах плавящимся электродом __ Сварка в защитных газах плавящимся электродом осуществляется с использованием плавящегося электрода и защитного газа, подаваемого в зону дуги. Для защиты используют инертные и активные газы, а также их смеси (Аг, Не, С02» Аг+С02, СОа+Оа, Аг+0 2 и др.). Основными разновидностями сварки являются сварка в углекислом газе и аргонодуговая сварка. Этот вид сварки является механизированным, выполняют полуавтоматами и автоматами. Схема поста для сварки в защитных газах плавящимся электродом приведена на рисунке.

Высокая плотность сварочного тока обусловливает применение электродной проволоки малого диаметра (обычно э=0,8ч-2,5 мм), что приводит к необходимости применения больших скоростей подачи электродной проволоки. При этих условиях процесс саморегулирования источниками питания с падающими характеристиками не обеспечивается.

Поэтому для поддержания стабильной длины дуги и обеспечения процесса саморегулирования длины дуги необходимо применять источники питания постоянного тока с жесткой или возрастающей внешней характеристикой (преобразователи типа ПСГ-500 или выпрямители ВС-300, ИПП-500 и др.).

Сварку обычно выполняют на постоянном токе обратной полярности при непрерывной подаче электродной проволоки полуавтоматами и автоматами. Наибольшее применение получили полуавтоматы типов А-547, ПДГ-500 и др. Автоматы для сварки в защитных газах в основном тракторного типа — АДПГ-500, АДГ-500 и др.

К основным параметрам режима сварки плавящимся электродом относятся сила тока, полярность, напряжение дуги, диаметр и скорость подачи электродной проволоки, состав и расход защитного газа, вылет электрода, скорость сварки. Сварку плавящимся электродом обычно выполняют на обратной полярности.

При прямой полярности скорость расплавления в 1,4—1,6 раза выше, чем при обратной, однако дуга горит менее стабильно с интенсивным разбрызгиванием. Сварочный ток, от которого зависят размеры шва и производительность сварки, зависит от диаметра и состава проволоки; его устанавливают в соответствии со скоростью подачи проволоки.

Скорость сварки составляет обычно 15—80 м/ч, ее выбирают с учетом производительности и качества формирования шва. Качественные соединения можно получить при толщине металла для автоматической сварки >0, 5 мм, механизированной 1 мм, обычно сваривают толщины >3 мм.

Техника сварки

Металлы толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок. Для улучшения формирования шва при толщине металла >2—3 мм сварку проводят на медной подкладке с формирующей канавкой или на остающейся подкладке из основного металла. Для сварки тонколистового металла используют проволоку диаметром 0,5—1,2 мм.

Металл толщиной 4—12 мм обычно сваривают за два прохода с двух сторон без разделки, толщиной 15— 20 мм — за два-три прохода с углом разделки 60°. При толщине 20—30 мм применяют двустороннюю разделку кромок с углом 60° и притуплением 2—4 мм. Металлы большей толщины целесообразно сваривать при узкой щелевой разделке кромок за несколько проходов.

Механизированную сварку выполняют обычно на меньших силах тока, чем автоматическую. Сварку можно выполнять в различных пространственных положениях с применением приемов удержания сварочной ванны. Техника сварки металла толщиной >2 мм при механизированной сварке аналогична технике при ручной дуговой сварке покрытыми электродами.

Сварку швов плавящимся электродом в различных пространственных положениях выполняют проволокой диаметром до 1,2 мм, швов, расположенных в нижнем положении,— 1,2—3,0 мм. Циклограмма сварки в защитном газе плавящимся и не плавящимся электродом показана на рис. 61.

Сварка в углекислом газе наряду с другими преимуществами, которые характерны для сварки в защитных газах, характеризуется высокой производительностью и низкой стоимостью. К недостаткам ее относятся повышенное разбрызгивание и не всегда удовлетворительный внешний вид шва.

Основной особенностью сварки в углекислом газе плавящимся электродом является необходимость применения электродных проволок с повышенным содержанием элементов-раскислителей кремния и марганца, компенсирующих их выгорание в зоне сварки, предотвращающих дополнительное окисление металла при сварке и образование пор.

Для углеродистых сталей в основном используют сварочные проволоки сплошного сечения Св-ЮГС, Св-08Г2С, а также порошковые проволоки, содержащие порошки ферросплавов FeSi, FeMn. Причины окисления и образования пор при сварке в углекислом газе следующие. При сварке углекислый газ диссоциирует в зоне дуги с образованием атомарного кислорода по реакции С0 2С0+0, СО-С+О.

Атомарный кислород окисляет железо и легирующие присадки, содержащиеся в стали, Fe+O-^-FeO. В результате этого металл сварочной ванны насыщается кислородом, а его свойства ухудшаются. При охлаждении расплавленного металла углерод, содержащийся в стали, окисляясь, будет способствовать образованию оксида углерода по реакции С+О-^СО, FeO-f C->CO-f Fe.

Образующийся при кристаллизации металла шва СО выделяется в виде пузырьков, часть из которых» не успевая выделиться, задерживается в металле шва, образуя поры.

В том случае, если сварочная проволока легирована Si и Мп, окислы железа раскисляются не за счет углерода, а в основном за счет Si и Мп из сварочной проволоки, таким образом предотвращается образование окиси углерода при кристаллизации и образование пор. Раскисление окислов железа идет по реакции 2Fe0+Si-*Si02+2Fe, РеО+ +Mn-*MnO+Fe.

Окислы кремния и марганца в виде шлака скапливаются на поверхности сварочной ванны. Рассмотрим основные параметры режима сварки в углекислом Тазе. Диаметр сварочной проволоки выбирается в зависимости от толщины металла; устойчивый процесс обеспечивается при высоких плотностях ток, поэтому используют проволоку малого диаметра от 0,5 до 3,0 мм.

Сварочный ток определяется в зависимости от диаметра проволоки скоростью ее подачи. Скорость подачи проволоки устанавливают с таким расчетом, чтобы при сварке был устойчивый процесс плавления электродов, без его закорачивания и без обрывов дуги. Напряжение дуги должно быть менее 32 В, так как с увеличением напряжения и длины дуги увеличиваются разбрызгивание и окисление.

Обычно Ud=20-^30 В, скорость сварки от 20 до 80 м/ч, расход газа 6—25 л/мин. Вылет электрода и расстояние от сопла горелки до поверхности металла увеличиваются с увеличением диаметра,, электродной проволоки. При сварке с очень малым вылетом, затруднено наблюдение за процессом сварки и происходит частое подгорание газового сопла и токоподводящего контактиого наконечника.

С увеличением вылета ухудшаются устойчивость горения дуги и формирование шва, а также увеличивается разбрызгивание металла. Сварка в углекислом газе выполняется на постоянном ч токе обратной полярности. Переменный ток без специальной активации дугового пространства не применяют из-за низкой устойчивости процесса сварки, неудовлетворительного формирования и плохого качества шва.

На свойства металла шва влияет качество углекислого газа. При повышенном содержании в нем азота и водорода, а также влаги в швах могут образоваться поры. При сварке в углекислом газе влияние ржавчины незначительно, однако лучшее качество шва обеспечивается зачисткой кромок от ржавчины, загрязнений маслом, влаги. Ориентировочные режимы полуавтоматической сварки в углекислом газе низкоуглеродистой стали приведены в табл. 12. В практике применяется также сварка на повышенных (форсированных) режимах: на увеличенных силе тока, напряжении дуги и скорости сварки, что позволяет увеличить производительность на 25—75%. В массовом производстве, например при производстве шкивов колес автомобилей, находит применение скоростная автоматическая сварка в углекислом газе проволокой диаметром 3—5 мм. В ограниченном объеме применяют сварку в углекислом газе неплавящимся угольным или графитовым электродом бортовых соединений из низкоуглеродистых сталей.