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.
Технология ручной аргонодуговой сварки труб
- сварной шов полностью выполняется ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом (рекомендуется при толщине стенки до 3 мм);
- сварной шов выполняется комбинированным способом: корневой шов — ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом, а последующие слои — ручной дуговой сваркой покрытым электродом (целесообразен при толщине стенки трубы 4 мм и более).
| Вариант | Толщина стенки* свариваемых труб, мм | ||
| До 4 | Свыше 4 до 7 | Свыше 7 до 10 | |
| Комбинированная | Вертикальный стык | ||
 |
 |
 |
|
| Аргонодуговая |  |
 |
 |
| Комбинированная |  |
 |
 |
| Аргонодуговая |  |
* При толщине стенки до 2 мм сечение стыка следует сваривать в один слой
Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся W-электродом применяется для неповоротных стыков труб из низкоуглеродистых, низколегированных и легированных (коррозионностойких) сталей. Диаметр свариваемых труб — менее 100 мм, толщина стенки — до 10 мм.
Выбор параметров режима
Сварочный ток выбирают: при однопроходной сварке — в зависимости от толщины стенки трубы, а при многопроходной — исходя из высоты валика, которая должна составлять 2 — 2,5 мм. Сварочный ток назначают из расчета 30 — 35 А на 1 мм диаметра электрода.
Напряжение на дуге должно быть минимальным, что соответствует сварке короткой дугой.
Скорость сварки регулируют так. чтобы гарантировались проплавление кромок и формирование требуемых размеров шва.
Расход защитного газа зависит от марки свариваемой стали и токового режима (от 8 до 14 л/мин).
Присадочная проволока диаметром 1,6-2 мм выбирается но марке свариваемой стали (см. статью Сварочные материалы).
Ориентировочные режимы
| Шов | Диаметр W-электрода, мм | Диаметр присадка, мм | Сварочный ток, А | Напряжение на дуге, В | Расход газа, л/мин |
| Корневой | 2-3 | 1,6-2 | 70-110 | 12-16 | 6-8 |
| Заполнения | 3-4 | 2-2,5 | 80-130 | 14-18 | 8-12 |
Минимальные режимы по току в зависимости от марки W-электрода
| Диаметр W-электрода, мм | Постоянный ток (А) полярности | Переменный ток, А | |||||||
| Прямой | Обратной | ||||||||
| ЭВЛ | ЭВИ | ЭВТ | ЭВЛ | ЭВЧ | ЭВТ | ЭВЧ | ЭВЛ | ЭВИ | |
| 2 | 80 | 180 | 120 | 20 | 25 | 25 | — | — | — |
| 3 | 230 | 380 | 300 | 35 | 50 | 30 | — | — | 180 |
| 4 | 500 | 620 | 590 | 60 | 70 | 60 | 180 | 170 | 220 |
| 5 | 720 | 920 | 810 | — | — | 70 | — | 210 | 270 |
| 6 | 900 | 1500 | 1000 | 100 | 120 | 110 | 250 | 250 | 340 |
Сварку начинают сразу же после установки прихваток, которые при выполнении первого слоя нужно переплавить. В труднодоступных местах первый корневой шов можно выполнять без присадочной проволоки, если зазор и смешение кромок не превышают 0,5 мм, а притупление кромок не более 1 мм. Исключение составляют стыки труб из сталей 10 и 20, которые всегда нужно сваривать с присадкой.
Очередность наложения слоев при сварке одним сварщиком неповоротного стыка
Зажигать и гасить дугу следует на кромке трубы или на уже наложенном шве на расстоянии 20-25 мм от конца шва. Подачу аргона прекращают спустя 5-8 с после обрыва дуги.
Сварку трубопроводов из высоколегированных, особенно коррозионностойких, сталей выполняют с защитой корня шва либо подачей аргона внутрь трубы, либо применяя флюс-пасту ФП8-2.
При сварке высоколегированных сталей нужно соблюдать ряд условий:
- минимальные токовые режимы;
- короткая сварочная дуга;
- максимальная скорость сварки без перерывов и повторного нагрева одного и того же участка металла;
- избегать поперечных колебаний горелки;
- присадочную проволоку следует подавать равномерно, чтобы не создавать брызг расплавленного металла, которые, попав на основной металл, могут вызвать впоследствии очаги коррозии
На толстостенных (более 10 мм) трубопроводах диаметром более 100 мм из низкоуглеродистых и низколегированных сталей корневой шов сваривают аргонодуговым способом без остающихся подкладных колец.
Сварку следует вести обратноступенчатым способом участками длиной не более 200 мм. Высота корневого шва должна быть не менее 3 мм. При этом необходимо обеспечить плавные переходы к поверхности трубы.
Направление и очередность укладки корневого слоя
Аргонодуговую сварку используют также, когда приваривают подкладное кольцо в трубах из углеродистых и низколегированных ст алей.
Кольцо плотно, но без натяга, устанавливают в трубу, оставляя зазор между кольцом и внутренней поверхностью трубы не более 1 мм. Кольцо прихватывают снаружи угловым швом длиной 15-20 мм с катетом 2.
5-3 мм к трубам диаметром до 200 мм в двух местах, а большего диаметра в трех-четырех местах.
Прихватку, независимо от марки стали трубы и подкладного кольца, выполняют с присадочной проволокой Св-08Г2С диаметром 1,6-2 мм. Подкладное кольцо приваривают однослойным угловым швом с катетом 3-4 мм с тем же присадком.
Прихватку и приварку подкладного кольца делают без предварительного подогрева независимо от марки стали и толщины стенки трубы. Исключение составляют трубы из стали 15Х1М1Ф с толщиной стенки более 10 мм — конец такой трубы подогревают до 250 — 300 °С.
Дуговая сварка в защитном газе: описание технологии, режимы, способы
Особенности методики
Одним из подвидов дугового соединения металлических изделий, заготовок является дуговая сварка в защитных газах. ГОСТом регламентирован процесс, во время которого в точку плавления подается газ. Это может быт аргон, кислород, азот или прочие разновидности. Существуют определенные особенности подобного процесса.
Каждый сварщик знает, что качество сварного шва зависит не только от умений мастера, а еще и от условий в точке плавления. В идеальном случае здесь должны присутствовать только электрод и присадочные материалы. Если сюда попадают иные элементы, они способны оказать негативное воздействие на сварку. Место спайки будет из-за этого недостаточно прочным.
Технология ручной дуговой сварки в защитном газе появилась еще в 1920 году. Применение подобных субстанций позволяет сделать швы без шлака. Они характеризуются высокой чистотой, не покрываются микротрещинами. Этот метод активно применяется в промышленности при создании разных элементов из металла.
Особые пропорции защитных газов позволяют снять напряжение в зоне расплава. Здесь не возникают поры, что заметно повышает качество спайки. Шов становится прочнее.
В промышленных условиях в ходе сварочных работ применяют стержни, смешанные с аргоном и диоксидом углерода. Благодаря такой комбинации дуга становится постоянной, оберегая зону расплава от сквозняков. Это позволяет соединить тонкие листы металла.
Если же требуется выполнить глубокую проплавку, смешивают углекислый газ и кислород. Этот состав обладает окислительными свойствами, защищает шов от пористости. Существует множество методик, которые предполагают применять разные газы в ходе сварочных работ. Выбор зависит от особенностей проведения этого процесса.
Техника сварки
Существуют разные режимы дуговой сварки в среде защитного газа. Применяется две основные методики. Первая из них предполагает применение плавящихся шпилей. По ним проходит ток, а стержень из-за этого расплавляется, образуя прочный шов. Этот материал обеспечивает прочное соединение.
Вторая методика предполагает проведение дуговой сварки в защитном газе неплавящимся электродом. В этом случае ток также проходит по стержню, но материал соединяется благодаря расплавлению краев металлических деталей, заготовок. Материал электрода не становится частью шва.
В ходе проведения подобных манипуляций применяются разные газы:
- Инертные. Такие субстанции не имеют запаха и цвета. У атомов присутствует плотная оболочка из электродов. Это обуславливает их инертность. К инертным газам относятся аргон, гелий и т. д.
- Активные. Растворяются в металлической заготовке, вступая с ней в реакцию. К таким средам относятся диоксид углерода, водород, азот и т. д.
- Комбинированные. В ходе определенных процессов нужно применять обе разновидности газов. Поэтому сварка проходит в среде как активных, так и инертных газов.
Чтобы выбрать газовую среду, учитывают состав металла, экономичность самой процедуры, а также свойства спайки. Могут учитываться и прочие нюансы.
В ходе применения инертных газов устойчивость дуги повышается, что позволяет выполнить глубокую расплавку. Подобные вещества подаются в зону расплава несколькими потоками. Если он идет параллельно стержню, это центральный поток. Также есть боковые и концентрические струи. Также газ может подаваться в подвижную насадку, установленную над рабочей средой.
Стоит отметить, что при дуговой сварке, которая происходит в газовой ванне, тепловые параметры приемлемые для производства шва требуемой модели, качества и размера.
Выбор режима Чтобы соответствовать требованиям ГОСТ, дуговая сварка в защитных газах может проводиться в разных режимах. Для этого в большинстве случаев требуется применение инверторов полуавтоматического типа.
При помощи такой аппаратуры становится возможным регулировать поток электричества, его напряжения.
Инверторные полуавтоматы служат источником питания. Они могут отличаться мощностью, а также опциями. Эксплуатационные качества зависят от модели. Для большинства стандартных операций, в ходе которых не требуется проведение сварки толстых или нечасто используемых сплавов, применяются простые аппараты.
Автоматическая дуговая сварка в среде защитных газов различается массой параметров:
- Радиус проволоки.
- Диаметр проволоки.
- Сила электричества.
- Напряжение.
- Скорость подачи контакта.
- Расход газа.
Существующие полуавтоматические режимы дуговой сварки в защитных газах также разделяют на локальные и общие. В первом случае защитный газ поступает из сопла в зону сварки. Этот вариант применяется чаще. При помощи локальной сварки можно соединить разные материалы, но результат не всегда может быть удовлетворительным.
При использовании локальной подачи газа в зону расплава может попадать воздух. Это снижает качество шва. Чем больше заготовка, которую нужно сварить, тем хуже будет результат при использовании такой методики.
Если нужно сварить крупногабаритные детали, применяются камеры, в которых регулируется атмосфера. Из них откачивается воздух, создается вакуум. Дальше в камеру закачивают нужный по технологии газ. При помощи дистанционного управления производится сварка.
Подготовка к сварке
Чтобы правильно выполнить процедуру соединения металлических заготовок, нужно понимать сущность дуговой сварки в защитном газе. Сварка требует правильной подготовки. Эта процедура всегда одинаковая, независимо от технологии сварки. Сначала кромкам придают правильную геометрию. Это определяется ГОСТом 14771-76.
Механизированная дуговая сварка в защитном газе применяется для полной проварки сплава, что позволяет полностью соединить края заготовки. Зазора между ними не остается. Если же присутствует определенный отступ, разделка краев, проварку можно провести для заготовки, толщина которой не превышает 11 мм.
Для увеличения производительности в процессе автоматической сварки проводится разделка краев заготовок без откосов.
После проведения сварки в углекислом газе потребуется очищать всю плоскость шва от грязи и шлака. Чтобы загрязнение было менее значительным, поверхности обрабатывают особыми составами. Чаще всего это аэрозоли, которые распыляют на металл. Ждать его высыхания не нужно.
В ходе последующей сборки применяются стандартные запчасти, например, клинья, прихватки, скобы и т. д. Конструкция перед началом работы требует тщательного осмотра.
Преимущества и недостатки
Ручная и автоматическая дуговая сварка в защитных газах имеет как преимущества, так и недостатки.
К положительным качествам этого метода относятся:
- Качество шва получается очень высокое. Этого не могут обеспечить иные методики сварки.
- Большинство защитных газов стоит относительно недорого, поэтому процесс сварки не удорожается сильно. Даже дешевые газы обеспечивают качественную защиту.
- Опытный сварщик, который ранее применял иные методики, легко освоит и эту технологию, поэтому поменять специфику маневров сможет даже крупное предприятие с большим количеством сотрудников в штате.
- Процесс универсальный, позволяет сварить как тонкие, так и толстые листы металла.
- Производительность высокая, что положительно сказывается на результатах работы производства.
- Методика применяется не только для сварки черных, но и цветных металлов и сплавов.
- Процесс сварки при использовании газовой защитной ванны легко поддается модернизации. Его можно переделать из ручного в автоматический.
- Процесс сварки можно приспособить ко всем тонкостям производства.
Автоматическая и ручная дуговая сварка в среде защитных газов имеет и определенные недостатки:
- Если сварка производится на открытом участке, нужно обеспечить хорошую герметичность камеры. В противном случае защитные газы могут выветриваться.
- Если же сварка проводится в помещении, здесь обязательно должна быть обустроена качественная система вентиляции.
- Некоторые разновидности газов стоят дорого (например, аргон). Это повышает себестоимость продукции, удорожает весь процесс производства.
Разновидности газов
Дуговая сварка в среде защитных газов производится в разных средах. Они могут быть активными или инертными. К последним относятся такие вещества как Ar, He и прочее. Они не растворяются в железе, не вступают с ним в реакцию.
Инертные газы применяют для сварки алюминия, титана и прочих популярных материалов. Дуговая сварка в защитном газе неплавящимся электродом применяется для стали, которая плохо поддается плавлению.
Активные газы также применяются в ходе проведения подобных работ. Но в этом случае чаще используют дешевые разновидности, например, азот, водород, кислород. Одним из самых популярных веществ, которые применяются в ходе сварки, является двуокись углерода. По цене это самый выгодный вариант.
Особенности газов, чаще всего применяемых в ходе процесса сварки, следующие:
- Аргон не воспламеняется, а также не взрывоопасен. Он обеспечивает качественную защиту сварного шва от неблагоприятных внешних воздействий.
- Гелий поставляется в баллонах с повышенной устойчивостью к давлению, которое здесь достигает 150 атм. Сжижается газ при очень низкой температуре, достигающей -269ºС.
- Двуокись углерода является неядовитым газом, который не имеет запаха и цвета. Это вещество добывают из дымовых газов. Для этого применяется специальное оборудование.
- Кислород является веществом, которое способствует горению. Его получают при помощи охлаждения из атмосферы.
- Водород при контакте с воздухом становится взрывоопасным. При обращении с таким веществом важно соблюдать все требования безопасности. Газ не обладает цветом и запахом, помогает процессам воспламенения.
Особенности сварки в углекислоте, азоте
Дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом проводится при использовании углекислоты. Это самая дешевая методика, которая сегодня пользуется большим спросом. Под воздействием сильного нагрева в зоне плавления СО₂ превращается в СО и О. Чтобы уберечь поверхность от окислительной реакции, в проволоке присутствуют кремний и марганец.
Это также приводит к некоторым неудобствам. Кремний и марганец вступают между собой в реакцию, образуя шлак. Он проступает на поверхности шва, требуя устранения. Это выполнить несложно. На качество сварного шва это обстоятельство никакого воздействия не имеет.
Перед началом работы из баллона удаляют воду, для чего его переворачивают. Это нужно делать с определенной периодичностью. Если не выполнить такую манипуляцию, шов станет пористым. Его прочностные качества будут невысокими.
Дуговая сварка в защитном газе может выполняться при помощи азота. Эта технология применяется для спайки медных заготовок или деталей из нержавейки. С этими сплавами азот не вступает в химическую реакцию. В ходе проведения сварки применяются графитовые или угольные электроды. Если применять для этих целей вольфрамовые контакты, это вызывает их перерасход.
Важно правильно настраивать оборудование. Это зависит от сложности сварки, типа материала и прочих условий. Чаще всего применяется оборудование с напряжением 150-500 А. Оно создает дугу 22-30 В, а расход газа при этом составляет 10 л/мин.
Процесс сварки
Дуговая сварка в защитном газе является эффективной методикой. Но чтобы этого добиться, мастер должен выполнять все требования, выдвигаемые стандартами к этому процессу. Эта методика несколько отличается от иных техник, что мастер должен обязательно учитывать.
Сначала металл готовят для проведения процесса сварки. При использовании такой технологии эта процедура оказывает меньшее воздействие на результат, но проводить ее нужно. Далее проводится настройка оборудования в соответствии с параметрами сварки. Учитывается толщина и тип материала.
Когда оборудование будет готово, производится розжиг дуги. При этом подпаливают пламя горелки. Некоторые разновидности сварки предполагают проведение предварительного прогрева заготовки. Для этого сначала включают горелку, при помощи которой производится предварительная обработка металла.
Когда вокруг дуги начнет образовываться сварочная ванна, начинают подавать проволоку. Для этого оборудование оснащают специальным подающим устройством. Оно поставляет проволоку в зону расплава с определенной скоростью. Если нужно сделать длинный шов, это удобно, так как дугу не придется разрывать. Для этого применяется неплавкий электрод, который поддерживает дугу длительное время.
Если сварка происходит при использовании постоянного тока, его полярность должна быть обратной. Это сокращает вероятность разбрызгивания, но повышается расход металла. Коэффициент наплавления при использовании подобной методики заметно снижается. При прямой полярности он возрастает в 1,5 раз.
Ванну желательно вести слева направо (если мастер правша). Так будет видно процесс формирования шва. Также все действия нужно выполнять по направлению к себе. Шов создается просто, от мастера требуется только ровно вести аппарат на перманентной скорости.
Дуга отрывается от заготовки в обратном направлении относительно движения сварки. В некоторых случаях после такой манипуляции может потребоваться дополнительный прогрев.
Оборудование
Дуговая сварка в защитном газе производится при помощи специального оборудования. Оно применяет стандартные источники электропитания, а также обладает функцией регулировки напряжения.
Агрегаты для сварки оснащаются устройством, передающим проволоку. Также здесь предусмотрены узлы для подачи газов в зону плавления при помощи шлангов из баллонов.
Процедура сварки производится при постоянной высокой частотности тока. От правильности регулировки зависит стабильность дуги. Также настраивается скорость подачи проволоки.
Наиболее популярными агрегатами для проведения подобной сварки являются:
- «Импульс 3А». Применяется для сварки алюминия, но недостатком является малая функциональность прибора. Его также можно применять для сварки черных металлов, а также создания потолочных швов.
- «ПДГ-502». Применяется для проведения спайки в углекислом газе. Аппарат надежный и производительный. Работает от сети как 220 В, так и 380 В. Электричество может регулироваться от 100 А до 500 А.
- «УРС 62А». Применяется при сварке в полевых условиях. Преимущественно используется для сварки алюминия, но может и обработать титан.
Средства защиты
Сварочные работы при использовании газа отличаются высокой степенью опасности, особенно при использовании взрывоопасных веществ. Поэтому сварщик должен применять в работе индивидуальные средства защиты. Они должны закрывать кожу, глаза, не позволять мастеру вдыхать вредные пары.
Даже если проводится кратковременная сварка в собственном гараже, мастер должен применять специальную маску, респиратор и термоустойчивые краги. В этом случае работа будет выполняться в безопасном режиме, что также сильно отражается на качестве результата.
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.
Загрузка...
