Режимы в защитных газах — Энциклопедия по машиностроению XXL

Таблица 10в. Режимы сварки титана и его сплавов плавящимся электродом в защитных газах

Проведение этих мероприятий во многом зависит от габаритных размеров и конструктивного оформления сварных заготовок. Для сложных заготовок с элементами больших толщин и размеров при наличии криволинейных швов в различных пространственных положе-йиях можно применять только хорошо свариваемые металлы. Последние сваривают универсальными видами сварки, например ручной дуговой покрытыми электродами или полуавтоматической в защитных газах в широком диапазоне режимов. При сварке не нужны, например, подогрев, затрудненный вследствие больших толщин и размеров элементов, а также высокотемпературная термическая обработка, часто невозможная ввиду отсутствия печей и закалочных ванн соответствующего размера. Для простых малогабаритных узлов возможно применение металлов с пониженной свариваемостью, поскольку при их изготовлении используют самые оптимальные с точки зрения свариваемости виды сварки, например электронно-лучевую или диффузионную в вакууме. При этом легко осуществить все необходимые технологические мероприятия и требуемую термическую или механическую обработку после сварки.  [c.246]

Участки I и II ВАХ соответствуют режимам сварки, применяемым при ручной сварке плавящимся покрытым электродом, а также неплавящимся электродом в среде защитных газов. Механизированная сварка под флюсом соответствует II области и частично захватывает III область при использовании тонких электродных проволок и повышенной плотности тока, сварка плавящимся электродом в защитных газах соответствует III области ВАХ. Для питания дуги с падающей или жесткой ВАХ применяют источники питания с падающей или пологопадающей внешней характеристикой. Для питания дуги с возрастающей ВАХ применяют источники тока с жесткой или возрастающей внешней характеристикой.

 [c.57]

Для питания дуги на участке II с жесткой характеристикой применяют источники с падающей или пологопадающей характеристикой (ручная дуговая сварка, автоматическая под флюсом, сварка в защитных газах неплавящимся электродом). Режим горения дуги определяется точкой пересечения характеристик дуги б и источника тока I (рис. 5.4, б). Точка В соответствует режиму неустойчивого горения дуги, точка С — режиму устойчивого горения дуги (/св и f/д), точка А — режиму холостого хода в работе источника тока в период, когда дуга не горит и сварочная цепь разомкнута. Режим холостого хода характеризуется повышенным напряжением (60. .. 80 В). Точка D соответствует режиму короткого замыкания при зажигании дуги и ее замыкании каплями жидкого электродного металла. Короткое замыкание характеризуется малым напряжением, стремящимся к нулю, и повышенным, но ограниченным током.  

[c.225]

Сварку осуществляют на режимах, ориентируясь на справочную литературу, производственные инструкции, операционные технологические карты и личный производственный опыт. К основным параметрам режима дуговой сварки в защитных газах относят диаметр электродной проволоки и ее марку, силу сварочного тока, напряжение дуги, скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, вылет электрода, состав защитного газа и его расход, наклон электрода вдоль оси шва, род тока, а для постоянного тока — и его полярность. В справочной литературе ориентировочные режимы приводятся в виде таблиц, в которые включают лишь основные параметры режима (см. табл. 12). Таблицы сопровождают примечаниями, касающимися параметров, не вошедших в таблицу. Так, табл. 18 составлена для ориентировочных режимов, рекомендуемых для сварки углеродистых и низколегированных сталей в углекислом газе постоянным током обратной полярности для проволок типа Св 08 Г2С-При сварке в углекислом газе обратная полярность тока позволяет получать более высокое качество шва, чем сварка на прямой полярности.  

[c.171]

Каковы основные параметры режима сварки в защитных газах  [c. 179]

Цилиндрический корпус изделия собирают из обечаек путем последовательной стыковки на роликовых стендах или на механизированном рабочем месте, оснащенном сборочным устройством с гидравлическими прижимами. До начала сборки измеряют рулеткой периметры смежных торцов обечаек, определяют разность диаметров с целью равномерного расположения смещения кромок по всему контуру кольцевого стыка. При большой толщине кромок кольцевые стыки скрепляют прихватками, которые выполняют ручной дуговой сваркой, и затем сваривают их автоматической дуговой сваркой под флюсом на установках, оснащенных роликовыми вращателями с обрези-ненными роликами. При толщине кромок менее 3 мм стыки обечаек собирают на разжимных кольцах с подкладками для формирования проплава. В этом случае автоматическую сварку кольцевого стыка под флюсом или в защитном газе ведут без прихваток. Иногда, для предотвращения местных деформаций кромок в процессе сварки, применяют сплощную скоростную прихватку по всему периметру кольцевого стыка обечаек.

Эта прихватка представляет собой кольцевой шов, выполненный со скоростью, в 2…5 раз превышающей скорость сварки основного шва при тех же остальных параметрах режима, что обеспечивает глубину проплава около 10…20 % толщины состыкованных кромок. Сварку стыков таких обечаек, как со сплошной прихваткой, так и без нее, ведут на вращателе с горизонтальной осью и с планшайбами для закрепления и центровки стыкуемых обечаек.  

[c.385]

Коэффициент потерь зависит от способа сварки, типа электрода и параметров режима. На потери значительное влияние оказывает характер переноса электродного металла в сварочной дуге. Так, при сварке покрытыми электродами коэффициент потерь, %, составляет 5… 20, под флюсом — 1… 5, а в защитных газах — 1… 10. В тех случаях, когда в составе электродных покрытий или наполнителей порошковой проволоки содержится значительное количество металлических составляющих, коэффициент Ч отрицателен, поскольку Дн больше Др.  [c.21]

При сварке плавящимся электродом в защитных газах зависимости формы и размеров шва от основных параметров режима такие же, как и при сварке под флюсом (см. рис. 3.29). Для сварки используют электродные проволоки малого диаметра (до 3 мм). Поэтому швы имеют узкую форму провара и в них может наблюдаться повышенная зональная ликвация. Применяя поперечные колебания электрода, изменяют форму шва и условия кристаллизации металла сварочной ванны и уменьшают вероятность зональной ликвации. Имеется опыт применения для сварки в углекислом газе электродных проволок диаметром 3. .. 5 мм. Сварочный ток в этом случае достигает 2000 А, что значительно повышает производительность сварки. Однако при подобных форсированных режимах наблюдается ухудшенное формирование стыковых швов и образование в них подрезов. Формирование и качество угловых швов вполне удовлетворительны.  

[c.138]

Дуговая сварка в защитных газах. Состав защитного газа, марка и диаметр сварочной проволоки, основные параметры режима полуавтоматической и автоматической сварки выбираются по справочным данным, с  [c.242]

Автоматическая сварка под слоем флюса.

Выбор параметров режима сварки производится так же, как при сварке в защитных газах. Однако, учитывая, что при сварке под флюсом потери электродного металла на угар и разбрызгивание не превышают 5 %, должно выполняться соотношение >F v .  [c.243]

Приемы выбора параметров режима сварки покрытыми электродами, в защитных газах, под флюсом.  [c.249]

S. Рекомендуемые режимы сварки плавящимся электродом в защитных газах алюминиевых сплавов типа АМг  [c.446]

Аналогично может влиять и применение при наплавке, выполняемой под флюсом или в защитных газах, электродной ленты, спрессованной из порошков, по сравнению с прокатной. Большее электрическое сопротивление спрессованной ленты и ее меньшая теплопроводность приводят к более быстрому ее расплавлению (большему а при том же, как при прокатанной ленте, режиме наплавки) и возможному уменьшению доли основного металла в наплавленном слое.  

[c.522]

Основным оборудованием для дуговой сварки и наплавки являются источники сварочного тока для ручной сварки штучными электродами, полуавтоматы, автоматы, станки и установки для сварки плавящимся электродом без внешней защиты дуги, под флюсом и в защитных газах, оборудование для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в инертных газах, установки для ру шой и автоматической сварки вольфрамовым электродом, специальное оборудование для сварки конкретных изделий. Универсальное оборудование имеет различные степень сложности и эксплуатационные возможности от простых полуавтоматов и источников со ступенчатым регулированием режимов до сложных с микропроцессорным управлением.  [c.53]

Универсальные тиристорные сварочные выпрямители выполнены с тиристорным регулированием и имеют универсальные жесткие и падающие внешние характеристики, предназначены для механизированной сварки в среде углекислого газа, под флюсом, резки металлов. Выпрямители на силу тока до 630 А могут быть использованы для ручной дуговой сварки штучными электродами. Выпрямители типов ВДУ-505 и 506 обеспечивают сварку в углекислом газе на силе тока 60 А сварочной проволокой диаметром 1,2 мм, имеют бесступенчатое автоматическое изменение индуктивности в сварочной цепи в зависимости от режима сварки. В схему управления выпрямителей на силу тока 500 и 630 А введено устройство, обеспечивающее форсирование зажигания дуги при сварке в защитных газах, а на силу тока 1250 А — в защитных газах и под флюсом.

 [c.58]

Газовые поры образуются в случае применения отсыревших электродов, большой скорости сварки и длинной дуги, загрязненных кромок разделки, недостаточной зашиты шва при сварке в защитных газах. Равномерная пористость обычно возникает при постоянно действующих факторах — загрязненность свариваемых кромок (ржавчина, масло, влага), непостоянная толщина покрытия электродов, влажные электроды. Поры могут быть одиночными, в виде цепочки по продольной оси шва или отдельных групп, равномерно распределенных по шву. Одиночные поры образуются за счет действия случайных факторов — колебания напряжения в сети, местного дефекта в покрытии электрода, случайном удлинении дуги. Цепочки пор образуются, когда газообразные продукты проникают в металл по оси шва на всем его протяжении — подварка корня шва произведена некачественными электродами, подсос воздуха через зазор между кромками, сварка ржавого металла. Скопления пор возникают при местных загрязнениях илп при отклонениях от установленного режима сварки при сварке в начале шва, случайных изменениях длины дуги или ее обрыва, при сварке электродами с нарушенным покрытием.

Равномерная пористость обычно появляется при постоянно действующих факторах — ржавчина, масло, краска на свариваемых кромках, непостоянная толщина покрытия электродов.  [c.234]

Технологические режимы дуговой сварки в защитных газах. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей широко применяют углекислый газ. Предупреждение появления пор в сварных швах и высокие механические свойства сварных соединений достигаются за счет применения сварочных проволок, содержащих повышенное количество кремния и марганца (табл. 10).  [c.328]

Технология и режимы сварки в защитных газах алюминия и различных алюминиевых сплавов, в том числе и литейных, примерно одинаковы. Отсутствие флюса снимает ограничение в выборе типов соединений. Сварка в защитных газах — высокопроизводительный процесс, обеспечивающий получение наиболее качественных сварных соединений в любом пространственном положении материалов различной толщины, начиная от 0,5 мм.  [c. 438]

Приведены сведения о химическом составе, структуре и механических свойствах низколегированных сталей с пределом текучести свыше 586 МПа. Рассмотрены вопросы свариваемости этих сталей и рекомендованы меры борьбы с холодными трещинами. Описаны особенности подготовки деталей под сварку, технология ручной и механизированной сварки под флюсом и в защитных газах, сварочное оборудование. Даны рекомендации по режимам сварки в зависимости от толщины и конструкции соединений. Приведен опыт изготовления и эксплуатации сварных конструкций из высокопрочных низколегированных сталей.  [c.2]

Сварка в защитных газах имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами, из которых главные наличие благоприятных условий для визуального, в том числе и дистанционного, наблюдения за процессом сварки широкий диапазон рабочих параметров режима сварки  [c.6]

ТЕХНИКА И РЕЖИМЫ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ  [c. 150]

При сварке в вертикальном положении кромки соединяемых элементов располагают вертикально на вертикальной плоскости. Перенос дополнительного металла в сварочную ванну обычно осуществляется в направлении, перпендикулярном к силе тяжести (рис. 5-13, а). В связи с указанными особенностями удовлетворительное формирование шва достигается только при небольшом объеме сварочной ванны. В этих условиях силы поверхностного натяжения удерживают жидкий металл от стекания. Сварку в вертикальном положении можно вьшолнять покрытыми электродами вручную или механизированным способом в защитном газе на режимах, обеспечивающих малый объем сварочной ванны. Сварку ведут, как правило, снизу вверх. Применяется также сварка сверху вниз.  [c.177]

Изменение величины сварочного тока оказывает влияние на эффективность использования тепла дуги, разбрызгивание расплавленного металла, устойчивость горения дуги, производительность процесса сварки, площадь иоперечного сгчения наплавки и проплавления, химический состав металла шва. При сварке а одинаковых режимах в защитных газах и под флюсом количество тепла, затрачиваемого на расплавление основного и электродного металла, т. е. эффективность использования тепла дуги, выше при сварке в защитных газах. С увгли-чением тока при сварке в защитных газах уменьшается размер капель и при некотором критическом тока капельный перенос металла переходит в струйный. Изменение характера переноса капель металла в дуге оказывает влияние на величину разбрызгивания металла. С увеличением тока при сварке в защитных газах потгри металла на разбрызгивание снижаются, повышается устойчивость горения дуги, а производительность процесса наплавки возрастает. С дальнейшим увеличением тока выше определенных пределов разбрызгивание снова увеличивается, что определяет верхний предел тока. Нижний предел тока определяет устойчивость горения дуги.  [c.16]

Основные параметры режима механизированной сварки (автоматической и полуавтоматической) под флюсом и в защитных газах, оказывающие существенное влияние на размеры и форму швов, — сила сварочного тока, плотность тока в электроде, напряжение дуги, скорость сварки, химический состав (марка) и граггуляция флюса, род тока и ого полярность.  [c.185]

Аналогично может влиять и примепепие при поплавке, выполняемой под флюсом НЛП в защитных газах, электродной лепты, спрессованной из порошков, но сравнению с прокатной. ]Зольшее электрическое сопротивление спрессованной ленты и се меньшая теплопрозо/нюсть приводят к более быстрому ее расплавлению (большему а,1 при том же, как при прокатанной ленте, режиме  [c.397]

Наиболее часто встречаются дефекты типа пор и непро-плавления. При сварке на мягких режимах (малых токах сварки и напряжениях дуги) возникают непроплавления между слоями, либо между первым слоем и основным металлом (рис. 5.7, а). Причиной появления непроплавлений и пор является недостаточно качественная зачистка поверхности каверны от ржавчины (рис. 5.7, б-г). Поры, как правило, возникают из-за содержащейся в защитном газе влаги. Наличие пор не привело к существенному снижению пластичности. При мягких режимах сварки и повышенной влажности защитного газа наличие одновременно общирного непроплавления и пор (рис. 5.7, а) привело к снижению пластичности до пяти раз. При таких условиях угол загиба образцов не превышал 24 градусов.  [c.306]

Для сварки ряда сталей созданы также композиции чисто аустенитного металла шва типа Х15Н25М6 (электроды ЦТ-10, НИАТ-5) [35], типа Х25Н15Г7ВЗ (сварочные проволоки для автоматической сварки стали Х23Н18 [36]. Имеются данные о заметном повышении технологической прочности однофазного аустенитного металла шва в случае перехода к сварке в защитных газах (аргоне или углекислом газе). Необходимо, однако, подчеркнуть, что во всех случаях сварка сталей второй группы представляет заметно более сложную задачу и требует ведения ряда технологических ограничений, связанных прежде всего с введением процесса на пониженных режимах тока, применением электродов малого диаметра, недопущением разогрева детали при сварке и т. п. Длительная прочность сварных соединений сталей этого типа может уступать соответствующим показателям для основного металла.  [c.39]

Техника и технология механизированной сварки плавящимся электродом имеет много общего при использовании обычной стальной, имеющей сплошное сечение, порошковой газозащитной и порошковой са-мозащитной электродной проволоки. Различия в основном касаются значений параметров режима, рекомендуемых для сварки различных классов сталей той или иной толщины, величины вылета электродной проволоки, длины дугового промежутка. Основные типы и конструктивные элементы выполняемых дуговой сваркой в защитном газе швов сварных соединений регламентированы ГОСТ 14771-76, которым предусмотрены четыре типа соединений стыковые, угловые, тавровые и нахлесточные.  [c.169]

Пример оформления технологического процесса сборки и сварки на операционных картах согласно ЕСТД показан на рис. 185. В операционных картах применены следующие условные обозначения ОК -операционная карта О — переход операции К/М — комплектующие детали и материалы Р — режимы МИ — масса изделия Т — инструмент То — основное время на переход Тв — вспомогательное время на переход ОПП — обозначение подразделения (кладовой, склада), откуда поступают детали, сборочные единицы, материалы или куда поступают обработанные детали, узлы ЕВ — единицы измерения величины (массы, длины и т.п.) ЕН — единица нормирования, на которую устанавливается норма расхода материала (например, 1,10,100) КИ — количество деталей, сборочных единиц, применяемых при сборке изделия Н. расх. — норма расхода материала P — режим сварки ПС -обозначение положения сварки по ГОСТ 11969-79 ДС — диаметр сопла для сварки в защитных газах со струйной защитой, мм 4 — расстояние от торца сопла до поверхности свариваемых деталей /э — вылет электрода, мм U — напряжение дуги I — сила сварочного тока Ус -скорость сварки V — скорость подачи присадочного материала доз -расход защитного газа.  [c.369]

Сварка в защитных газах. Высокое качество сварных соединений толщиной 3. .. 5 мм достигается при аргонодуговой сварке неплавящим-ся электродом. При выборе присадочного материала (электродной проволоки) для дуговой сварки в среде защитных газов следует руководствоваться табл. 7.6. Первый слой выполняют без присадки с полным проваром кромок стыка и обратным валиком, второй — с поперечными низкочастотными колебаниями электрода и механической подачей присадочной проволоки. Возможен и третий слой с поперечными колебаниями электрода без присадочной проволоки со стороны обратного формирования на небольшом режиме для обеспечения плавного перехода от шва к основному металлу.  [c.310]

АРНД). Аналогично для устранения отклонений силы тока и напряжения дуги для большинства применяемых режимов сварки свободно расширяющейся дугой — (область II) эффективным является использование явления саморегулирования дуги (системы АРДС), регуляторов типа АРНД с воздействием на скорость подачи электродной проволоки, либо систем совместного регулирования силы тока и напряжения дуги с воздействием на подачу электродной проволоки и на источник сварочного тока. Возрастающая статическая характеристика сжатой дуги, например, при сварке тонкой электродной проволокой в защитном газе в сочетании с жесткой внешней характеристикой источника сварочного тока (область III) требует применения автоматических регуляторов силы тока дуги типа АРТД.  [c.101]

Применение основного металла переменного состава. В ряде случаев требуется исследовать влияние содержания в металле одного или нескольких легирующих элементов или примесей на структуру и свойства (твердость, прочность, пластичность, ударную вязкость, коррозионную стойкость и др.) стали. С эой целью одним из способов, указанных в п. 1, изготовляют слиток из этой стали ПС с содержанием исследуемого элемента в требуемых пределах. Из слитка отковывается пластина, которую используют в качестве основного металла. Технология ковки должна обеспечивать- непрерывное изменение — содержания- — исследуемого- здемента. по длине пластины и постоянное содержание этого элемента по ее ширине. В пластине выстрагиваются продольные и поперечные канавки, имитирующие разделку кромок. Эти канавки завариваются однослойными швами выбранным способом сварки (под флюсом, в защитных газах) с применением обычных присадочных Материалов и режимов сварки (рис. 8, а). Изменение содержания исследуемого элемента в металле швов будет достигаться путем его перехода из основного металла. При этом продольные швы (1) будут иметь металл переменного состава, а поперечные швы 12) — металл постоянного состава, но с различным содержанием  [c.12]

Реализация приведенных мероприятий во многом зависит от габаритных размеров и конструктивного оформления сварных заготовок и узлов. Для сложных узлов с элементами больших толщин и размеров при наличии криволинейных швов в различных пространственных положениях можно применять только хорошо свариваемые материалы. Последние сваривают самыми универсальными способами, например ручной дуговой сваркой покрытыми электродами или полуавтоматической в защитных газах в широком диапазоне режимов. При их сварке не нужны, например, подогрев, затрудненный вследствие больших толщин и размеров элементов, а также высокотемпературная термическая обработка, часто невозможная из-за отсутствия печей и закалочных ванн соответствующего размера. Для простых малогаба-372  [c.372]

Механизированную сварку медных заготовок в защитных газах (аргоне и азоте) выполняют неплавящимся вольфрамовым или плавящимся электродом. В качестве материала для присадочного прутка или плавящегося электрода применяют проволоку из бронзы марок БрЦ0,8 БрКМцЗ-1 БрОЦ4-3, а также из меди М1 и М2. Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки приведены в табл. 17.3.  [c.273]

Сварка вольфрамовым электродом осуществляется преимущественно в инертных газах или их смесях, она целесообразна для материала толщиной до 5—7 мм. Хорошее формирование обратного валика позволяет рекомендовать вольфрамовый электрод для сварки корневых швов на сталях повышенных толщин (остальные валики могут выполняться под флюсом, покрытыми электродами или в защитных газах). Сварка может вестись непрерывно горящей или импульсной дугой, вручную, полуавтоматически или автоматически, иа режимах, приведенных в табл. XVI. 16.  [c.396]

---

ПОДГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ И РЕЖИМЫ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

Требования на подготовку деталей под сварку в защитных газах в основном аналогичны, как и для сварки под флюсом.

Основные типы и конструктивные элементы выполняемых дуговой сваркой в защитных газах швов сварных соединений из сталей, а также сплавов на никелевой и железоникелевой основах регламентированы ГОСТ 14771-76, которым предусмотрено четыре типа соединений при сварке металла толщиной от 0,5 до 100 мм и более. В зависимости от формы подготовки кромок и толщины свариваемых деталей швы вы­полняются в соединениях: с отбортовкой кромок, без скоса кромок, со скосом кромок одной или двух кромок как с одной, так и с двух сторон. По характеру выполнения швов они могут быть одно — и двусторонними. Односторонние швы могут выполняться как на весу, так и на различно­го рода съемных и остающихся подкладках.

Стандартом установлены следующие обозначения способов сварки в защитных газах: ИН — в инертных газах неплавящимся электродом без присадочного материала, ИНП — в инертных газах неплавящимся элек­тродом с присадочным металлом, ИП — в инертных газах и их смесях с углекислым газом и кислородом плавящимся электродом, УП — в угле­кислом газе и его смеси с кислородом плавящимся электродом.

К основным параметрам сварочных режимов сварки в защитных га­зах относятся диаметр электрода или электродной проволоки, свароч­ный ток, напряжение дуги, скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, вылет электрода, расход защитного газа, наклон элек­трода вдоль оси шва, род тока и полярность.

Диаметр электродной проволоки. Выбирается в пределах 0,5-3 мм в зависимости от толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве. С уменьшением диаметра проволоки при прочих равных условиях повышается устойчивость горения дуги, увеличиваются глу­бина проплавления и коэффициент наплавки, уменьшается разбрызги­вание жидкого металла.

С увеличением диаметра проволоки должна быть увеличена сила

тока.

Сварочный ток. С увеличением сварочного тока повышается глу­бина проплавления. Это приводит к увеличению доли основного метал­ла в шве. Ширина шва сначала несколько увеличивается, а затем уменьшается. Сварочный ток устанавливают в зависимости от диаметра электрода и толщины свариваемого металла.

Напряжение дуги. С увеличением напряжения дуги глубина про­плавления уменьшается, а ширина шва увеличивается. Чрезмерное уве­личение напряжения дуги сопровождается повышенным разбрызгива­нием жидкого металла, ухудшением газовой защиты и образованием пор в наплавленном металле. Напряжение дуги устанавливается в зави­симости от выбранного сварочного тока.

Скорость подачи электродной проволоки. Скорость подачи связана со сварочным током. Ее устанавливают с таким расчетом, чтобы в про­цессе сварки не происходило коротких замыканий и обрывов дуги, а протекал устойчивый процесс плавления электрода.

Скорость сварки. С увеличением скорости сварки уменьшаются все геометрические размеры шва. Она устанавливается в зависимости от толщины свариваемого металла и с учетом обеспечения хорошего фор­мирования шва. Сварку металла большой толщины лучше выполнять более узкими валиками на большей скорости. При слишком большой скорости сварки конец электрода может выйти из зоны защиты и окис­литься на воздухе. Медленная скорость сварки вызывает чрезмерное увеличение сварочной ванны и повышает вероятность образования пор в металле шва.

Вылет электрода. С увеличением вылета электрода ухудшаются ус­тойчивость горения дуги и формирование шва, а также увеличивается разбрызгивание жидкого металла. Очень малый вылет затрудняет на­блюдение за процессом сварки, вызывает частое подгорание газового сопла и токоподводящего контактного наконечника. Кроме вылета элек­трода, необходимо выдерживать определенное расстояние от сопла го­релки до поверхности свариваемого металла, так как с увеличением это­го расстояния ухудшается газовая защита зоны сварки и возможно по­падание кислорода и азота воздуха в расплавленном металле. Величину вылета электрода, а также расстояние от сопла горелки до поверхности металла устанавливают в зависимости от выбранного диаметра элек­тродной проволоки. Некоторые значения параметров при сварке в угле­кислом газе приведены в таблице 14.1.

Таблица 14.1 Параметры сварки в углекислом газе Диаметр электродной проволоки, мм 0,5-0,8 1-1,4 1,6-2 2,5-3 Вылет электрода, мм 7-10 8-15 15-25 18-30 Расстояние от сопла горелки до металла, мм 7-10 8-14 15-20 18-22 Расход углекислого газа, дм /мин 5-8 8-16 15-20 20-30

Расход защитного газа определяют в основном в зависимости от выбранного диаметра электродной проволоки и тепловой мощности ду­ги, зависящей от силы тока. Но на него оказывают также влияние ско­рость сварки, конфигурация изделия и наличие движения воздуха в це­хе, ветра и т. п. Для улучшения газовой защиты в этих случаях приходит­ся увеличивать расход защитного газа, уменьшать скорость сварки, при­ближать сопло к поверхности металла или пользоваться защитными щитами и другими устройствами.

Наклон электрода вдоль оси шва оказывает влияние на глубину проплавления и качество шва. При сварке углом вперед труднее вести наблюдение за формированием шва, но лучше видны свариваемые кромки и легче управлять электродом. Ширина шва при этом возраста­ет, а глубина проплавления уменьшается. Сварку углом вперед реко­мендуется применять при небольших толщинах металла, когда сущест­вует опасность появления сквозных прожогов. При сварке углом назад улучшается видимость зоны сварки, повышается глубина проплавления и наплавленный металл получается более плотным.

Дуговая сварка в защитном газе: описание технологии, режимы, способы

Дуговая сварка в защитном газе представляет собой метод, который значительно повышает качество результата работы. Эта технология имеет ряд особенностей. Прежде чем применять ее, мастер должен ознакомиться с основами дуговой сварки, которая проводится в среде защитных газов. Об особенностях этой технологии будет рассказано далее.

 

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.

Обзор современного методического обеспечения расчета размеров шва при механизированной сварке в смеси газов

АННОТАЦИЯ

Современное крупное машиностроение трудно представить без повсеместного применения сварки в защитных газах. Отечественный и зарубежный опыт иллюстрирует, что одним из эффективных путей совершенствования сварки сталей плавящимся электродом в окислительных защитных газах является использование смесей газов. Однако обзор существующих методик по расчету геометрических размеров шва при механизированной сварке в защитных газовых смесях показал их полное отсутствие.  Необходимы дальнейшие исследования и экспериментальные данные для создания качественных методик по расчету размеров шва при сварке в смесях.

ABSTRACT

Modern large-scale engineering is difficult to imagine without the widespread use of welding in protective gases. Domestic and foreign experience illustrates that one of the most effective ways to improve steels welding with a melting electrode in oxidizing protective gases is the use of gas mixtures. However, a survey of existing methods for calculating the geometric dimensions of the seam during mechanized welding in protective gas mixtures has showed their complete absence. Further research and experimental data are necessary to create high-quality methods for calculating the seam size during welding in mixtures.

 

Ключевые слова: дуговая сварка, механизированная сварка, смесь газов, защита шва, форма шва, расчет размеров шва.

Keywords: spark welding; mechanized welding; gas mixtures; seam protection; seam form; size calculation of a seam.

 

Дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов благодаря своей универсальности, возможности механизации и автоматизации процесса является одним из самых распространенных способов сварки в машиностроительном производстве.

Несмотря на широкую распространенность способа, при реализации технологии механизированной сварки зачастую сталкиваются с проблемой обеспечения требуемого качества сварных соединений.

Равнопрочность сварного шва основному металлу – одно из главных требований, предъявляемых к сварному соединению. Прочность, отсутствие дефектов, и требуемая работоспособность сварного соединения в значительной мере определяется правильно рассчитанными размерами и формой шва [3, 11], что, в свою очередь, ведет к существенному снижению расхода сварочных материалов и электроэнергии при производстве сварных конструкций.

Форму шва характеризуют основными параметрами – ширина, высота усиления и глубина проплавления основного металла.

Изменяя химический состава защитной среды, можно эффективно влиять на параметры дуги и глубину проплавления металла. К примеру, добавление к аргону газов с высоким потенциалом ионизации или газов с большой энергией диссоциации молекул ведет к увеличению напряжения дуги, плотности тока и глубины проплавления металла [12].

При сварке углеродистых и низколегированных сталей в качестве защитного газа чаще всего применяется углекислый газ. Однако процесс сварки в этом газе наряду с неоспоримыми достоинствами имеет существенные недостатки, которые ограничивают его использование при изготовлении металлоконструкции ответственного назначения.

Знание свойств компонентов защитных газов и их влияние на сварочный процесс позволяет создать оптимальную защитную среду с точки зрения оптимизации процесса сварки — повышение показателей качества и служебных характеристик сварных изделий, улучшения условий труда и повышения его производительности, а также соблюдения экологических норм при работе. При использовании смесей наблюдается существенная экономия за счет снижения расхода сварочной проволоки, вследствие уменьшения потерь на разбрызгивание, снижение трудозатрат на зачистку сварных соединений от брызг, повышение производительности труда сварщиков на 10 — 20 процентов.  [9, 15].

В ближайшем и более отдаленном будущем использование газовых смесей станет одним из ведущих способов защиты сварного шва при соединении материалов [13].

Вопрос о влиянии отдельных параметров режима сварки в СО₂ на размеры шва подробно рассматривался в 60-70х годах во многих работах [1, 6, 14], однако обобщенных зависимостей для расчета предложено не было, что сильно затрудняло применение данных исследований в производстве.

Данную проблему в 1973 году решил ассистент на кафедре конструкции судов ДВГТУ Луценко В.Т. За основу в своей работе [10] он использовал методы, применяемые для расчета размеров шва при сварке под флюсом [7]. Однако, данные методики сравнительно сложны и могли быть использованы только после установления многих эмпирических коэффициентов.

В работе [10] предложен метод расчета ширины шва при сварке под флюсом с использованием комплексного параметра, характеризующего давление дуги и удельную ширину шва.

Данный метод, позволяющий при минимальном количестве экспериментов получить зависимость для расчета ширины шва, был принят за основу при расчете ширины и усиления шва, а также глубины проплавления основного металла при механизированной и автоматической сварке в СО₂. Это позволило одновременно учесть тепловое и механическое воздействие сварочной дуги, которые и определяют размеры шва [4].

Интерес представляет известная, вообще говоря, общепринятая методика расчета режимов при двусторонней сварке и геометрических размеров шва при автоматической и механизированной сварке под флюсом [2]. В расчетной методике рассматривается только проблема расчета высоты углового шва в зависимости от режима сварки, однако вопрос определения размеров минимального сечения и глубины проплавления остался открытым.

В работе [8] Н.Л. Зайцев усовершенствовал эту методику, основываясь на подтвержденных экспериментами допущениях: зона проплавления при сварке углового шва описывается с помощью уравнения эллипса, а площадь поперечного сечения шва остается постоянной при заданных параметрах режима сварки независимо от его положения. Предлагаемая методика позволила оптимизировать расчет геометрических размеров угловых швов.

В 2014 году Д.С. Бузорина [5] успешно исследовала влияние положение электрода в разделке, угла разделки, скорости сварки, состава защитной среды и вылета электрода на площадь сечения шва и полный тепловой КПД процесса сварки в зависимости от состава защитного газа. Полученные экспериментальные данные Д.С. Бузориной могут быть дополнены и использованы при оптимизации существующих методик для расчета размеров шва.

Данные методики чаще других используются в литературе и приняты за основу при преподавании основ сварки плавлением во всех университетах РФ. Наблюдается потребность в качественных методиках по расчету параметров режима и геометрических размеров шва при механизированной сварке, учитывающих современные тенденции по внедрению защитных смесей. Необходимо экспериментально, на большом количестве образцов при сварке в смеси газов, проследить за изменением конфигурации швов в зависимости от химического состава защитной среды, сопоставить результаты эксперимента с результатами расчёта по методикам [2, 10] и попытаться развить и усовершенствовать эти методики.

 

Список литературы:
1. Акулов, А. И. Влияние режима и пространственного положения на размеры шва при сварке в СО2 / А. И. Акулов, В. В. Спицын // Сварочное производство. – 1971. – №2. – С. 27-39.
2. Акулов, А. И. Технология и оборудование сварки плавлением : учебник для студентов вузов / А. И. Акулов, Г. А. Бельчук, В. П. Демянцевич. – М.: Машиностроение, 1977. – 432 с
3. Бельчук, Г. А. Сварные соединения в корпусных конструкциях / Г. А. Бельчук. – Л. : Судостроение, 1969. – 279 с.
4. Бродский, А. Я. Давление дуги при сварке электрозаклепками с глубоким проплавлением / А. Я. Бродский, Л. Н. Скороходов // Сварочное производство. – 1966. – №6.
5. Бузорина, Д. С. Исследование условий формирования шва и разработка методики расчета режимов дуговой сварки в защитных газах: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.10 / Д. С. Бузорина. — Екатеринбург, 2014. — 22 с.
6. Влияние режима сварки и положения шва в пространстве на их размеры при полуавтоматической сварке в СО2 / В. С. Головченко [и др.]. – Технология судостроения. – 1967. – №2.
7. Дятлов, В. И. Методика расчета автоматической сварки / В. И. Дятлов. – Киев: Облиздат, 1959. – 73 с.
8. Зайцев, Н. Л. Совершенствование методики расчета размеров угловых швов // Вестник ЮУрГУ. Серия Металлургия. – 2015. – №1. – С. 48-50.
9. Кайдалов, А. А. Эффективность применения защитных газовых смесей при дуговой сварке сталей / А. А. Кайдалов, А. Н. Гаврик // Сварщик. – 2011. – № 4. – С. 28–31.
10. Луценко, В. Т. Методика приближенного расчета параметров шва при сварке (наплавке) в СО2 // Сварочное производство. – 1973. – № 1. – С. 20-22.
11. Навроцкий, Д. И. Прочность сварных соединений / Д. И. Навроцкий. – М.: Машгиз, 1961. – 178 с.
12. Паршин, С. Г. Электродуговая сварка сталей и сплавов с применением активирующих материалов: дис. … д-ра техн. наук: 05.03.06 / С. Г Паршин. – Тольятти, 2006. – 404 с.
13. Патон Б. Е. Применение защитных газов в сварочном производстве : обзор / Б. Е Патон, С. Т. Римский, В. И. Галинич // Автоматическая сварка. – 2014. – №6-7. – С. 17-25.
14. Повышение производительности сварки в СО2 / В. Т. Золотых [и др.] // Сварочное производство. – 1966. – №8. – С. 16-19.
15. Синица, А. Н. Сравнение экономической эффективности применения углекислого газа и смеси Ar + СО2 в качестве защитных сред при сварке / А. Н. Синица, М. А. Синица, М. Ж. Солодков // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы междунар. научно-техн. конф. – Могилев: Изд – во Белорусско-Российского университета, 2017 – Ст. 153.

 

Режимы полуавтоматической сварки среде защитных газов

Использование сварочного полуавтомата в сочетании с защитным газом — почти всегда выигрышный вариант. Благодаря такому комплекту оборудования вам становится доступна качественная и быстрая сварка сталей, алюминия, меди и прочих металлов. Но есть и особенности, которые сварщик должен учитывать перед тем, как выберет данный метод сварки.

Прежде всего, полный новичок вряд ли сможет выполнить работу качественно. Это связано не только с отсутствием опыта, но и с тем фактом, что полуавтомат нужно правильно настроить и выбрать необходимые расходники. Опытные мастера говорят: «Чтобы настроить режимы сварки полуавтоматом в среде защитных газов нужно потратить несколько лет на изучение литературы, ГОСТов и кропотливую работу. Без практики ничего не получится».

Мы полностью согласны с этим утверждением. Но не спешим сбрасывать со счетов начинающих сварщиков. Специально для них мы подготовили краткую статью, которая поможет разобрать с режимами сварки и начать применять полученную информацию на практике. При составлении этой статьи мы руководствовались не только собственным опытом, но и справочной литературой.

Основные параметры

Чтобы правильно подобрать режимы полуавтоматической сварки нужно четко понимать, из чего состоят эти режимы. Далее мы перечислим основные параметры режимов сварки, зная которые вы сможете правильно выбрать настройки полуавтомата.

Диаметр и марка проволоки

Начнем с диаметра проволоки. Он может колебаться в пределах от 0.5 до 3 миллиметров. Обычно, диаметр проволоки подбирается исходя из толщины свариваемого металла. Но в любом случае у каждого диаметра есть свои характерные признаки. Например, при работе с проволокой малого диаметра мастера отмечают более устойчивое горение дуги и меньший коэффициент разбрызгивания металла. А при работе с проволокой большего диаметра всегда требуется увеличивать силу тока.

Не стоит забывать и о марке применяемой проволоки. А точнее, металле, из которого проволока изготовлена и какие вещества входят в ее состав. Например, для сварки низкоуглеродистой или низколегированной стали рекомендуется использовать проволоку с раскислителями, а в составе должен присутствовать марганец и кремний.

Но, справедливости ради, в среде защитного газа зачастую либо легированную, либо высоколегированную сталь. В таких случаях используют проволоку, изготовленную из того же металла, что и деталь, которую нужно сварить. Обратите внимание на выбор проволоки, ведь при неправильном выборе шов может получиться пористым и хрупким.

Сила, полярность и род сварочного тока

Помимо выбора комплектующих нам также нужно настроить сам полуавтомат. В типичном полуавтомате даже самого низкого ценового сегмента вы сможете настроить силу, полярность и род сварочного тока. У каждого параметра также есть свои особенности. Например, если увеличить силу тока, то глубина провара увеличиться. Силу тока устанавливают, опираясь на диаметр электрода и особенности металла, с которым собираются работать.

Теперь о полярности и роде тока. Общепринято выполнять полуавтоматическую сварку в среде защитного газа, установив постоянный ток и обратную полярность. Переменный род тока или прямая полярность применяются очень редко, поскольку такие настройки не обеспечивают устойчивое горение дуги и способствуют ухудшению качества сварного соединения. Но есть исключение из правил. Так переменный ток показан при сварке алюминия, например.

Также многие новички забывают о таком параметре, как напряжение сварочной дуги. А вместе с тем именно напряжение дуги влияет на глубину провара металла и размер сварочного соединения. Не стоит устанавливать слишком большое напряжение, иначе металл начнем разбрызгиваться, в шве образуются поры, а газ не сможет в должной мере защитить сварочную зону. Чтобы правильно настроить напряжение дуги ориентируйтесь на силу сварочного тока.

Скорость подачи проволоки

Как вы знаете, в полуавтоматической сварке проволока подается с помощью специального механизма. Он работает очень точно, поэтому необходимо заранее установить оптимальную скорость подачи присадочной проволоки, чтобы она вовремя плавилась и способствовала формированию качественного шва. Настраивайте скорость с учетом силы тока. В идеале проволока должна подаваться так, чтобы дуга сохраняла свою устойчивость, а шов формировался постепенно.

Скорость сварки

Не менее важна и скорость сварки. От нее во многом зависят физические размеры шва. Скорость регулируется ГОСТами, но ее можно выбрать и по своему усмотрению, опираясь на особенности металла и его толщину. Учтите, что толстый металл нужно варить быстрее, а шов должен быть узким. Но не стоит слишком спешить, иначе электрод может просто выйти из зоны защитного газа и окислиться под воздействием кислорода. Ну а слишком медленная скорость способствует формированию непрочного пористого шва.

Наклон электрода

И последний важный параметр, а именно угол наклона электрода при сварке. Наиболее частая ошибка у новичков — держать электрод так, как физически удобно. Это грубейшее нарушение. Ведь угол наклона электрода напрямую влияет на то, какова будет глубина провара и насколько качественным получится шов в конечном итоге.

Существует два типа наклона: углом назад и углом вперед. У каждого положения есть свои достоинства и недостатки. При сварке углом вперед зона сварки видна хуже, зато лучше видны кромки. Также глубина провара меньше. А при сварке углом назад наоборот зона сварки видна намного лучше, но глубина провара увеличивается.

Мы рекомендуем варить углом вперед только тонкий металл, поскольку данное положение наиболее удачно. А вот углом назад можно варить металлы любой другой толщины.

Таблицы

Да, опытные мастера с ходу способны подобрать правильный режим сварки, поскольку их опыт и знания позволяют. Но что делать новичкам? Им поможет специальная таблица для настройки режима. Точнее, таблицы, для каждого типа сварки. Но не стоит злоупотреблять готовыми настройками, экспериментируйте и не бойтесь применять на практике свой опыт.

Таблица №1. Рекомендуемые настройки для формирования стыкового шва в нижнем пространственном положении и сварки низкоуглеродистой и низколегированной стали в среде защитного газа (углекислого газа, смеси углекислоты с кислородом, а также смеси аргона с углекислым газом) током обратной полярности.

Таблица №2. Рекомендуемые настройки для формирования поворотно-стыковых соединений с применением углекислоты, смеси аргона с углекислотой и аргона с углекислотой и кислородом, ток обратной полярности.

Таблица №3. Рекомендуемые настройки для формирования нахлесточного шва с током обратной полярности, с применением углекислого газа или смеси углекислоты с аргоном.

Таблица №4. Рекомендуемые настройки для сварки углеродистой стали, пространственное положение вертикальное, применяется обратная полярность, а также углекислый газ или смесь углекислоты с аргоном.

Таблица №5. Рекомендуемые настройки для формирования горизонтального соединения на обратной полярности, с использованием углекислого защитного газа.

Таблица №6. Рекомендуемые настройки для формирования потолочных швов на обратной полярности с применением углекислого газа.

Таблица №7. Рекомендуемые режимы сварки в углекислом газе методом «точка», работа с углеродистой сталью.

Вместо заключения

Конечно, мы многие темы не затронули. Например, мы не рассказали, каково оптимальное рабочее давление углекислоты при сварке полуавтоматом, как производить расчет режима сварки в углекислом газе (или любом другом защитном газе). Это лишь краткий экскурс в тему выбора режима сварки. На нашем сайте вы найдете много полезного материала о полуавтоматической сварке и не только, обязательно прочтите, чтобы лучше разбираться в теме. И не забывайте практиковаться, ведь без практики теория теряют свою силу. Желаем удачи в работе!

Режимы сварки в защитных газах имеют такие основные параметры :

• род, сила и полярность тока;
• напряжение сварки,
• диаметр проволоки;
• скорость подачи электродной проволоки;
• вылет, наклон и колебания электрода;
• скорость сварки;
• расход газа;
• состав газа.

Таблица 1. Режимы сварки в в защитных газах (СO₂,СO₂₊O₂ и Ar+25%СO₂ ) стыковых соединений низкоуглеродистых и низколегированных сталей в нижнем положении проволокой Св-08Г2СА (ток обратной полярности)

Диаметр детали, мм	Толщина стенки, мм	Зазор, мм	Смещение кромок, мм	Диаметр проволоки, мм	Сила сварочного тока, А	Напря- жение сварки, В	Скорость сварки, м/ч	Вылет электрода, мм	Расход газа, л/мин
50*	1-1,5	0-1	0-1	0,8-1,2	100-150	18-19	80-90	10-12	7-8
100-150**	2-2,5	0-1.5	0-1	0,8-1,2	130-180	18-19	70-80	10-13	7-8
200-500**	8-15	0-1	0-1	1-1,2	150-190	19-21	20-30	10-15	7-8
200-400**	30-60	0-1	0-1	2-3	350-450	32-36	25-35	25-60	15-18

* Смещение электрода согласно Рис .1.

** Сварка корневого шва при V- или U-образной разделке

Рис. 1. Схемы расположения электрода при сварке в СO₂ поворотных кольцевых швов тонкой стали 1 на весу.

Толщина металла, мм	Положение сварки	Защитный газ	Зазор, мм	Диаметр проволоки, мм	Сила сварочного тока, А	Напряжение сварки, В	Скорость сварки, м/ч	Вылет электрода, мм	Расход газа, л/мин	Примечание
0,8+0,8	В	СO2	0-0,5	0,8-1	100-120	17,5-19	40-80	8	6-7	На медной прокладке
1+1	Н			0,8-1,2	110-135	18-20	30-50	8-12	7-8
1+1	В			0,8-1,2	120-150	18-20	40-80	8-12	7-8	На весу или на медной прокладке
1,2+1,2	Н	СO2 ,Ar+ 25%СO2	0-0,5	0,8-1,2	120-145	18-20	30-50	8-12	6-8	На медной прокладке
	В				130-160		40-80		7-8	На весу или на медной прокладке
2+2	Н и В		0-0,5	1-1,4	160-220	19-22	30-70	10-14	8-9	На весу
5+5	Н		0-1	1,2-2	200-500	21-35	30-45	10-20	9-15
1,5+5	Н и В		0-1	1-1,4	130-180	19-22	30-65	8-14	7-9

* Н – нижнее, В – вертикальное положение сварки.

Таблица 4. Режимы сварки в в защитных газах ( СO₂ и Ar+25%СO₂ ) углеродистых сталей в вертикальном положении проволокой Св-08Г2С (сварка сверху вниз, обратная полярность).

Толщина металла, мм	Соединение	Зазор, мм	Номер прохода	Диаметр проволоки, мм	Сила сварочного тока, А	Напря- жение сварки, В	Скорость сварки, м/ч	Вылет электрода, мм	Расход газа, л/мин
0,8-1		0-1	1	0,8-1,2	90-130	17-18	40-60	8-11	6-7
1,2-2		0-1		0,8-1,2	140-200	18-22	40-55	8-12	6-7
2,2-4		0-1,5		1,2-1,5	180-260	21-24	35-55	9-12	7-8
3-6		1±1	1	1,2-1,4	160-200	20-23	25-45	9-12	8-9
			2	1,2-1,4	200-260	23-25	20-40	9-12	8-9
8-10		2±1/2	1	1,2-1,4	160-200	20-23	25-45	9-12	9-10
			2-3	1,2-1,4	200-260	23-35	20-35	9-12	9-10
0,8-1		0-0,05	1	0,8-1	90-130	17-18	40-55	8-11	5-7
1,5-3			1	0,8-1,2	140-200	18-22	40-50	8-12	6-7
3,2-5,5		0-1	1-2	1,2-1,4	160-240	20-23	35-55	9-12	7-8
6-12		0-1,5	1-2	1,2-1,4	200-260	22-26	25-35	10-12	8-10

Режимы сварки в защитных газах ( СO

₂)

горизонтальных швов проволокой Св-08Г2С (обратная полярность).

Толщина металла, мм	Соединение	Зазор, мм	Диаметр проволоки, мм	Сила сварочного тока, А	Напря- жение сварки, В	Скорость сварки, м/ч	Вылет электрода, мм	Расход газа, л/мин
0,8-1		0-0,5	0,8-1	70-130	17-18,5	25-30	8-10	6-7
1,5		1-1,5	0,8-1,2	100-150	17,5-19,5	19-24	8-12	6-8
3		1,5-2	1-1,4	140-190	20-23	16-18	10-12	7-9
5-6		0-1	1-1,4	150-250	20-23	10-14	12-14	8-10

Режимы сварки в защитных газах ( СO

₂)

швов в потолочном положении проволокой Св-08Г2С (обратная полярность).

Толщина металла, мм	Катет шва	Соединение	Зазор, мм	Диаметр проволоки, мм	Число проходов	Сила сварочного тока, А	Напря- жение сварки, В	Скорость сварки, м/ч	Расход газа, л/мин
1,5-2	1,5-2		0-1	0,8-1,2	1	150-190	18,5-20	23-35	7
3-5	3-5		0-1,5	1-1,2	1	160-260	18-22,5	20-30	8
7-8	6-8				2	160-270	19,5-22,5	17-25	8-9

Режимы сварки (ориентировочные) углеродистых сталей в углекислом газе

электрозаклепками и точками.

Толщина листов, мм		Диаметр проволоки, мм	Сила сварочного тока, А	Напря- жение сварки, В	Длительность сварки, с	Вылет электрода, мм	Расход газа, л/мин	Наличие отверстия в верхнем листе
верхнего	нижнего
0,5	0,5-2,0	0,8	100-140	18-21	0,6-1,1	6-10	5-6	нет
0,8	0,8-3,0	0,8	120-160	19-22	0,5-1,2	8-10	5-6	нет
1,0	1,0-4,0	0,8-1,0	150-190	20-23	1,0-1,8	8-12	5-7	нет
1,5	1,5-4,0	1,0-1,2	200-210	21-24	1,4-1,8	10-12	6-7	нет
1,5	1,5-4,0	1,0-1,2	190-210	21-23	1,3-1,6	10-12	6-7	есть
2,0	2,0-5,0	1,0-1,4	220-300	22-27	2,0-3,0	10-14	6-8	нет
2,0	2,0-5,0	1,0-1,4	210-250	22-25	1,6-2,0	10-14	6-7	есть
3,0	3,0-6,0	1,2-1,6	320-380	30-35	2,0-3,0	12-14	7-8	нет
3,0	3,0-6,0	1,2-1,6	300-350	28-32	1,9-2,5	12-14	7-8	есть
4,0	4,0-6,0	1,4-1,6	380-420	33-37	3,0-3,5	13-15	8-9	нет
4,0	4,0-6,0	1,4-1,6	350-380	32-35	2,2-3,0	13-15	8-9	есть
5,0	5,0-7,0	1,4-2,0	400-450	34-40	3,5-4,0	14-16	9-10	нет
6,0	6,0-8,0	1,6-2,4	420-550	38-44	3,0-4,0	14-18	9-10	нет
8,0	8,0-10,0	2,0-2,4	550-600	43-48	3,0-4,0	16-18	11-12	нет

Примечание к Табл.7: постоянный ток обратной полярности; режимы сварки точками принимают текими же, как при сварке без отверстия для толщины верхнего листа.

Свар­ка MIG / MAG была изоб­ре­те­на в 1950‑х годах и основ­ные прин­ци­пы исполь­зу­ют­ся, в совре­мен­ных сва­роч­ных аппа­ра­тах по сей день. Она явля­ет­ся самой уни­вер­саль­ной и часто при­ме­ня­е­мой в кузов­ном ремон­те. Когда речь идёт о полу­ав­то­ма­ти­че­ской свар­ке, то, име­ют вви­ду, имен­но эту свар­ку. В отли­чие от дру­гих видов руч­ной свар­ки она отли­ча­ет­ся лёг­ко­стью при­ме­не­ния, при этом даёт каче­ствен­ный резуль­тат.

p, blockquote 1,0,0,0,0 –>

Более пра­виль­ное и пол­ное назва­ние это­го вида свар­ки GMAW (Gas metal arc welding – элек­тро­ду­го­вая свар­ка метал­ла в сре­де защит­но­го газа), но чаще исполь­зу­ют имен­но аббре­ви­а­ту­ру MIG / MAG (Metal Inert Gas/ Metal Active Gas).

p, blockquote 2,0,0,0,0 –>

MIG /MAG-свар­ка – это элек­тро-дуго­вая свар­ка, исполь­зу­ю­щая посто­ян­ный ток ( DC ). В каче­стве элек­тро­да в этом виде свар­ке исполь­зу­ет­ся про­во­ло­ка, кото­рая посту­па­ет в место свар­ки с опре­де­лён­ной задан­ной ско­ро­стью. Обыч­но такая свар­ка исполь­зу­ет­ся вме­сте с защит­ным газом. MIG – полу­ав­то­ма­ти­че­ская свар­ка, где в каче­стве защит­но­го газа исполь­зу­ет­ся инерт­ный газ (аргон, гелий..), а MAG – полу­ав­то­ма­ти­че­ская свар­ка, где в каче­стве защит­но­го газа исполь­зу­ет­ся актив­ный газ ( CO2 и сме­си).

p, blockquote 3,0,0,0,0 –>

Пер­во­на­чаль­но исполь­зо­вал­ся толь­ко аргон для свар­ки всех метал­лов, что было доро­го и недо­ступ­но. В даль­ней­шем ста­ли при­ме­нять дву­окись угле­во­да ( CO2 ) и сме­си и этот вид свар­ки стал более доступ­ным и полу­чил широ­кое рас­про­стра­не­ние.

p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

MIG /MAG-свар­кой мож­но сва­ри­вать раз­лич­ные виды метал­ла: алю­ми­ний и его спла­вы, угле­ро­ди­стую и низ­ко­уг­ле­ро­ди­стую сталь и спла­вы, никель, медь и маг­ний.

p, blockquote 5,0,0,0,0 –>

Учи­ты­вая высо­кое каче­ство свар­ки и лёг­кость при­ме­не­ния, она, в допол­не­ние к это­му, рас­про­стра­ня­ет срав­ни­тель­но неболь­шой нагрев зоны, вокруг места свар­ки.

p, blockquote 6,0,0,0,0 –>

Принцип действия

p, blockquote 7,0,0,0,0 –>

Свар­ка MIG / MAG (Metal Inert Gas/ Metal Active Gas) осу­ществ­ля­ет­ся посред­ством элек­три­че­ской дуги, защи­щён­ной газом, обра­зу­е­мой меж­ду рабо­чей поверх­но­стью и про­во­ло­кой (элек­тро­дом), кото­рые авто­ма­ти­че­ски посту­па­ют к месту свар­ки при нажа­тии на курок. Ско­рость пода­чи про­во­ло­ки, напря­же­ние свар­ки и коли­че­ство газа уста­нав­ли­ва­ют­ся зара­нее. Из-за того, что сва­роч­ная про­во­ло­ка авто­ма­ти­че­ски посту­па­ет к месту свар­ки, а от свар­щи­ка зави­сят толь­ко мани­пу­ля­ции со сва­роч­ной горел­кой, такой вид свар­ки часто и назы­ва­ют полу­ав­то­ма­ти­че­ской.

p, blockquote 8,0,0,0,0 –>

При MIG /MAG-свар­ке очень важ­на настрой­ка сва­роч­но­го аппа­ра­та. При элек­тро­ду­го­вой свар­ке элек­тро­да­ми и при свар­ке TIG настрой­ки не так кри­тич­ны. Так­же важ­на чисто­та метал­ла перед нача­лом свар­ки.

p, blockquote 9,0,0,0,0 –>

Конец про­во­ло­ки дол­жен высту­пать на опре­де­лён­ное рас­сто­я­ние, ина­че слиш­ком длин­ная про­во­ло­ка-элек­трод не поз­во­лит защит­но­му газу нор­маль­но дей­ство­вать. Этот пара­метр мы рас­смот­рим ниже в этой ста­тье.

p, blockquote 10,0,0,0,0 –>

Оборудование для сварки MIG / MAG

Сва­роч­ный аппа­рат MIG / MAG содер­жит гене­ра­тор элек­три­че­ской дуги (транс­фор­ма­тор или инвер­тер), меха­низм пода­чи про­во­ло­ки, кабель «мас­сы» с зажи­мом, бал­лон для защит­но­го газа.

p, blockquote 11,0,0,0,0 –>

Защитный газ

Основ­ная зада­ча защит­но­го газа – защи­та рас­плав­лен­но­го метал­ла от атмо­сфер­но­го воз­дей­ствия (кис­ло­род окис­ля­ет, а азот и вла­га из воз­ду­ха вызы­ва­ют пори­стость шва) и обес­пе­чить бла­го­при­ят­ные усло­вия зажи­га­ния сва­роч­ной дуги.

p, blockquote 12,0,0,0,0 –>

Тип защит­но­го газа вли­я­ет на ско­рость плав­ле­ния, про­ник­но­ве­ние сва­роч­ной дуги, на коли­че­ство брызг при свар­ке, фор­му и меха­ни­че­ские свой­ства сва­роч­но­го шва. Опре­де­лён­ная смесь газов даёт суще­ствен­ный эффект ста­биль­но­сти элек­три­че­ской дуги и умень­ша­ет коли­че­ство брызг при свар­ке. Состав газа вли­я­ет на то, как рас­плав­лен­ный металл от про­во­ло­ки пере­да­ёт­ся к месту свар­ки.

p, blockquote 13,0,0,0,0 –>

Инерт­ные газы и их сме­си в каче­стве защит­но­го газа ( MIG ) исполь­зу­ют­ся для свар­ки алю­ми­ния и цвет­ных метал­лов. Обыч­но при­ме­ня­ют­ся аргон и гелий.

p, blockquote 14,0,0,0,0 –>

Актив­ные газы и сме­си ( MAG ) при­ме­ня­ет­ся для свар­ки ста­лей. Чаще все­го это чистая дву­окись угле­ро­да ( CO2 ), а так­же в сме­си с арго­ном.

p, blockquote 15,0,1,0,0 –>

Рас­смот­рим виды и сме­си защит­ных газов подроб­нее:

p, blockquote 16,0,0,0,0 –>

• Чистая дву­окись угле­ро­да ( CO2 ) или дву­окись угле­ро­да с арго­ном, а так­же аргон в сме­си с кис­ло­ро­дом обыч­но исполь­зу­ют­ся, для свар­ки ста­ли. Если исполь­зо­вать дву­окись угле­ро­да ( CO2 ) в каче­стве защит­но­го газа, то полу­чи­те высо­кую ско­рость плав­ле­ния, луч­шую про­ни­ка­е­мость дуги, широ­кий и выпук­лый про­филь сва­роч­но­го шва. Когда исполь­зу­ет­ся чистая дву­окись угле­ро­да, то про­ис­хо­дит слож­ное вза­и­мо­дей­ствие сил вокруг рас­плав­лен­ных метал­ли­че­ских капель на кон­чи­ке насад­ки. Эти несба­лан­си­ро­ван­ные силы ста­но­вят­ся при­чи­ной обра­зо­ва­ния боль­ших неста­биль­ных капель, кото­рые пере­да­ют­ся в зону свар­ки слу­чай­ны­ми дви­же­ни­я­ми. Это явля­ет­ся при­чи­ной уве­ли­че­ния брызг вокруг сва­роч­но­го шва. Так­же чистый кар­бон диок­сид обра­зу­ет боль­ше испа­ре­ний.
• Аргон, гелий и аргон­но-гели­е­вая смесь исполь­зу­ют­ся при свар­ке цвет­ных метал­лов и их спла­вов. Эти сме­си инерт­ных газов дают более низ­кую ско­рость плав­ле­ния, мень­шее про­ник­но­ве­ние и более узкий сва­роч­ный шов. Аргон дешев­ле гелия и сме­си гелия с арго­ном, а так­же даёт мень­шее коли­че­ство брызг при свар­ке. В отли­чие от арго­на, гелий даёт луч­шее про­ник­но­ве­ние, более высо­кую ско­рость плав­ле­ния и выпук­лый про­филь сва­роч­но­го шва. Но когда исполь­зу­ет­ся гелий, сва­роч­ное напря­же­ние воз­рас­та­ет при такой же длине сва­роч­ной дуги и рас­ход защит­но­го газа воз­рас­та­ет в срав­не­нии с арго­ном. Чистый аргон не под­хо­дит для свар­ки ста­ли, так как дуга ста­но­вит­ся слиш­ком неста­биль­ной.
• Уни­вер­саль­ная смесь для угле­ро­ди­стой ста­ли состо­ит из 75% арго­на и 25% дву­оки­си угле­ро­да (может обо­зна­чать­ся 74/25 или C25 ). При исполь­зо­ва­нии тако­го защит­но­го газа обра­зу­ет­ся наи­мень­шее коли­че­ство брызг и умень­ша­ет­ся веро­ят­ность про­жи­га насквозь тон­ких метал­лов.

Металл дол­жен быть зачи­щен от крас­ки и ржав­чи­ны. Даже остат­ки крас­ки при свар­ке будут ухуд­шать каче­ство и проч­ность сва­роч­но­го соеди­не­ния. Место под зажим для мас­сы так­же долж­но быть зачи­ще­но.

p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

Как держать сварочную горелку

p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

Сва­роч­ной горел­кой полу­ав­то­ма­та MIG / MAG мож­но управ­лять одной рукой, но исполь­зо­ва­ние двух рук облег­чит кон­троль и уве­ли­чит акку­рат­ность и каче­ство сва­роч­но­го шва. Смысл в том, что­бы одной рукой дер­жать горел­ку и опи­рать­ся ей на дру­гую руку. Так мож­но лег­че кон­тро­ли­ро­вать рас­сто­я­ние от сва­ри­ва­е­мой поверх­но­сти и угол, а так­же делать горел­кой нуж­ные дви­же­ния при фор­ми­ро­ва­нии шва.

p, blockquote 19,0,0,0,0 –>

Что­бы рабо­тать дву­мя рука­ми, необ­хо­ди­мо исполь­зо­вать пол­но­раз­мер­ную сва­роч­ную мас­ку (луч­ше с авто­за­тем­не­ни­ем), кото­рая удер­жи­ва­ет­ся на голо­ве и руки оста­ют­ся сво­бод­ны­ми.

p, blockquote 20,0,0,0,0 –>

Движение сварочной горелкой во время сварки

p, blockquote 21,0,0,0,0 –>

• Пря­мой шов, без каких-либо дви­же­ний в сто­ро­ну мож­но при­ме­нять на метал­лах, име­ю­щих прак­ти­че­ски любую тол­щи­ну, но здесь нужен опре­де­лён­ный опыт, что­бы удо­сто­ве­рить­ся, что сва­роч­ная дуга рав­но­мер­но дей­ству­ет на оба сва­ри­ва­е­мых метал­ла.
• При свар­ке метал­ли­че­ских дета­лей, име­ю­щих тол­щи­ну мень­ше 1мм, луч­ше исполь­зо­вать элек­трод­ную про­во­ло­ку мень­ше­го диа­мет­ра, умень­шить пара­мет­ры силы тока, а так­же ско­рость пода­чи про­во­ло­ки. Нуж­но варить корот­ки­ми импуль­са­ми, делая пере­рыв меж­ду ними в пре­де­лах 1 секун­ды, что­бы металл успе­вал охла­дить­ся. Корот­кий пере­рыв нужен, что­бы сле­ду­ю­щий сег­мент сли­вал­ся с преды­ду­щим и полу­чал­ся моно­лит­ный гер­ме­тич­ный шов.
• При свар­ке длин­но­го сег­мен­та, во избе­жа­ние пере­гре­ва метал­ла и теп­ло­вой дефор­ма­ции, мож­но сва­ри­вать неболь­ши­ми сег­мен­та­ми или точ­ка­ми с интер­ва­ла­ми, пооче­рёд­но, то с одно­го, то с дру­го­го кон­ца сва­ри­ва­е­мо­го отрез­ка. Таким обра­зом, мож­но про­ва­рить весь сег­мент, без полу­че­ния теп­ло­вой дефор­ма­ции листо­во­го метал­ла.

Скорость сварки

p, blockquote 22,0,0,0,0 –>

Ско­рость свар­ки – это ско­рость, с кото­рой элек­три­че­ская дуга про­хо­дит вдоль места свар­ки. Она кон­тро­ли­ру­ет­ся свар­щи­ком.

p, blockquote 23,0,0,0,0 –>

Ско­рость дви­же­ния сва­роч­ной горел­ки долж­на кон­тро­ли­ро­вать­ся свар­щи­ком и соот­вет­ство­вать ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки и напря­же­нию элек­три­че­ской арки, выбран­ных, в соот­вет­ствии с тол­щи­ной сва­ри­ва­е­мо­го метал­ла и фор­мы шва.

p, blockquote 24,0,0,0,0 –>

Важ­но добить­ся пра­виль­ной ско­ро­сти свар­ки. Слиш­ком высо­кая ско­рость может вызвать слиш­ком мно­го брызг рас­плав­лен­но­го метал­ла. Защит­ный газ может остать­ся в быст­ро засты­ва­ю­щем рас­плав­лен­ном метал­ле, обра­зуя поры. Слиш­ком мед­лен­ная ско­рость свар­ки может стать при­чи­ной излиш­не­го про­ник­но­ве­ния сва­роч­ной дуги в сва­ри­ва­е­мый металл.

p, blockquote 25,0,0,0,0 –>

Ско­рость дви­же­ния сва­роч­ной горел­ки вли­я­ет на фор­му и каче­ство сва­роч­но­го шва. Мно­гие опыт­ные свар­щи­ки опре­де­ля­ют с какой ско­ро­стью нуж­но дви­гать сва­роч­ную горел­ку, гля­дя на тол­щи­ну и шири­ну шва в про­цес­се свар­ки.

p, blockquote 26,0,0,0,0 –>

Скорость потока защитного газа

Может зна­чи­тель­но вли­ять на каче­ство свар­ки. Ско­рость пото­ка защит­но­го газа долж­на стро­го соот­вет­ство­вать ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки. Слиш­ком мед­лен­ный поток не даёт нор­маль­ной защи­ты от окис­ле­ния, в то вре­мя как слиш­ком высо­кая ско­рость пото­ка защит­но­го газа может создать завих­ре­ния, кото­рые так­же поме­ша­ют нор­маль­ной защи­те. Все откло­не­ния ведут к пори­сто­сти сва­роч­но­го шва. Важ­но создать ров­ный поток воз­ду­ха, без завих­ре­ний. На это может вли­ять нали­чие застыв­ших брызг на насад­ке.

p, blockquote 27,0,0,0,0 –>

Угол сварочной горелки во время сварки

Свар­ка MIG / MAG может сва­ри­вать раз­ные дета­ли под раз­ны­ми угла­ми, поэто­му не суще­ству­ет уни­вер­саль­но­го угла, кото­рый нуж­но соблю­дать при свар­ке. При свар­ке дета­лей, лежа­щих в одной плос­ко­сти иде­аль­ным будет угол в 15–20 гра­ду­сов (от вер­ти­каль­но­го поло­же­ния). При свар­ке двух дета­лей под углом удоб­нее дер­жать горел­ку под углом 45 гра­ду­сов. Прак­ти­ку­ясь, мож­но для себя опре­де­лить наи­бо­лее удоб­ный угол в кон­крет­ной ситу­а­ции.

p, blockquote 28,0,0,0,0 –>

Сварочное напряжение (длина электрической дуги)

Дли­на дуги одна из самых важ­ных пере­мен­ных в свар­ке MIG / MAG , кото­рую нуж­но кон­тро­ли­ро­вать. Нор­маль­ное напря­же­ние сва­роч­ной дуги в дву­оки­си угле­ро­да ( CO2 ) и гелии (He) намно­го выше, чем в Ароне (Ar). Напря­же­ние дуги вли­я­ет на про­ник­но­ве­ние, проч­ность и шири­ну шва.

p, blockquote 29,0,0,0,0 –>

С уве­ли­че­ни­ем напря­же­ния элек­три­че­ской дуги, шов ста­но­вит­ся более плос­ким и широ­ким и до опре­де­лён­ных пре­де­лов уве­ли­чи­ва­ет­ся про­ник­но­ве­ние. Низ­кое напря­же­ние даёт более узкий и выпук­лый шов и умень­ша­ет­ся про­ник­но­ве­ние.

p, blockquote 30,1,0,0,0 –>

Слиш­ком боль­шое и слиш­ком малень­кое напря­же­ние вызы­ва­ет неста­биль­ность дуги. Избы­точ­ное напря­же­ние явля­ет­ся при­чи­ной обра­зо­ва­ния брызг и пори­сто­сти шва.

p, blockquote 31,0,0,0,0 –>

Сварочная проволока

Сва­роч­ная про­во­ло­ка слу­жит при­са­доч­ным мате­ри­а­лом. При свар­ке про­во­ло­ка посту­па­ет к месту шва и рас­плав­ля­ет­ся вме­сте с кром­ка­ми метал­лов, запол­няя шов. У неё дол­жен быть хими­че­ский состав, схо­жий с соста­вом сва­ри­ва­е­мых мате­ри­а­лов. К при­ме­ру, содер­жа­ние угле­ро­да, от кото­ро­го зави­сит пла­стич­ность шва.

p, blockquote 32,0,0,0,0 –>

Тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния элек­трод­ной про­во­ло­ки долж­на быть чуть ниже или такой же, как метал­лов, кото­рые сва­ри­ва­ют­ся. Если про­во­ло­ка будет пла­вить­ся поз­же, чем сва­ри­ва­е­мый металл, то уве­ли­чи­ва­ет­ся веро­ят­ность про­жже­ния метал­ла насквозь.

p, blockquote 33,0,0,0,0 –>

Для свар­ки алю­ми­ния и его спла­вов при­ме­ня­ет­ся про­во­ло­ка из чисто­го алю­ми­ния или с при­ме­сью маг­ния и крем­ния.

p, blockquote 34,0,0,0,0 –>

Диа­метр сва­роч­ной про­во­ло­ки

p, blockquote 35,0,0,0,0 –>

Диа­метр сва­роч­ной про­во­ло­ки вли­я­ет на раз­мер шва, глу­би­ну про­ник­но­ве­ния сва­роч­ной дуги, проч­ность шва и на ско­рость свар­ки.

p, blockquote 36,0,0,0,0 –>

Боль­ший диа­метр элек­тро­да (про­во­ло­ки) созда­ёт шов с мень­шим про­ник­но­ве­ни­ем, но более широ­кий. Выбор диа­мет­ра про­во­ло­ки зави­сит от тол­щи­ны сва­ри­ва­е­мо­го метал­ла и поло­же­ния сва­ри­ва­е­мых дета­лей.

p, blockquote 37,0,0,0,0 –>

В боль­шин­стве слу­ча­ев малень­кий диа­метр про­во­ло­ки под­хо­дит для тон­ко­го метал­ла и для свар­ки в вер­ти­каль­ном поло­же­нии.

p, blockquote 38,0,0,0,0 –>

Про­во­ло­ка боль­ше­го диа­мет­ра жела­тель­на для более тол­сто­го метал­ла. Ей нуж­но рабо­тать с умень­шен­ной ско­ро­стью пода­чи про­во­ло­ки, из-за более низ­ко­го про­ник­но­ве­ния.

p, blockquote 39,0,0,0,0 –>

Длина выхода сварочной проволоки

p, blockquote 40,0,0,0,0 –>

До каса­ния сва­ри­ва­е­мо­го метал­ла про­во­ло­ка долж­на высту­пать из нако­неч­ни­ка на опре­де­лён­ную дли­ну.

p, blockquote 41,0,0,0,0 –>

Этот сег­мент про­во­ло­ки про­во­дит сва­роч­ный ток. Таким обра­зом, уве­ли­че­ние дли­ны это­го сег­мен­та уве­ли­чи­ва­ет элек­три­че­ское сопро­тив­ле­ние и тем­пе­ра­ту­ру это­го отрез­ка про­во­ло­ки. Чем боль­ше высту­па­ет про­во­ло­ка, тем мень­ше будет элек­три­че­ская дуга. При длин­ном выхо­де про­во­ло­ки из нако­неч­ни­ка полу­ча­ет­ся узкий шов, низ­кое про­ник­но­ве­ние и повы­шен­ная тол­щи­на шва.

p, blockquote 42,0,0,0,0 –>

При умень­ше­нии дли­ны выхо­да отрез­ка сва­роч­ной про­во­ло­ки даёт про­ти­во­по­лож­ный эффект. Уве­ли­чи­ва­ет­ся про­ник­но­ве­ние сва­роч­ной дуги, полу­ча­ет­ся более широ­кий и тон­кий шов.

p, blockquote 43,0,0,0,0 –>

Типич­ная дли­на выхо­да сва­роч­ной про­во­ло­ки варьи­ру­ет­ся от 6 до 13 мм.

p, blockquote 44,0,0,0,0 –>

При исполь­зо­ва­нии порош­ко­вой про­во­ло­ки без газа дли­на выхо­да сва­роч­ной про­во­ло­ки долж­на быть боль­ше, чем с газом (30 – 45 мм).

p, blockquote 45,0,0,1,0 –>

Cварка самозащитной проволокой без газа

Порош­ко­вая само­за­щит­ная про­во­ло­ка, кото­рую так­же назы­ва­ют флю­со­вой име­ет сер­деч­ник, содер­жа­щий в себе все необ­хо­ди­мые при­сад­ки для защи­ты шва и сва­роч­ной дуги в про­цес­се свар­ки без газа.

p, blockquote 46,0,0,0,0 –>

Такая про­во­ло­ка содер­жит ком­по­нен­ты, обра­зу­ю­щие газ во вре­мя свар­ки, анти­окис­ли­те­ли, очи­сти­те­ли, а так­же при­сад­ки, улуч­ша­ю­щие элек­три­че­скую дугу. Таким обра­зом, при воз­ник­но­ве­нии дуги обра­зу­ет­ся газ, кото­рый защи­ща­ет рас­плав­лен­ный металл, а так­же спе­ци­аль­ные ком­по­нен­ты обра­зу­ют подо­бие шла­ка поверх метал­ла во вре­мя осты­ва­ния, кото­рый защи­ща­ет его во вре­мя затвер­де­ва­ния.

p, blockquote 47,0,0,0,0 –>

p, blockquote 48,0,0,0,0 –>

Такую про­во­ло­ку удоб­но исполь­зо­вать, когда сва­роч­ный аппа­рат нужен не часто. Пре­иму­ще­ством явля­ет­ся луч­шая мобиль­ность обо­ру­до­ва­ния (не тре­бу­ет­ся бал­лон с газом) и воз­мож­ность исполь­зо­ва­ния на ули­це (даже в вет­ре­ную пого­ду, вви­ду отсут­ствия при­то­ка защит­но­го газа).

p, blockquote 49,0,0,0,0 –>

При свар­ке само­за­щит­ной про­во­ло­кой обра­зу­ет­ся мно­го дыма и испа­ре­ний и слож­но визу­аль­но кон­тро­ли­ро­вать про­цесс свар­ки. Сва­роч­ный флюс, кото­рый оста­ёт­ся поверх гото­во­го шва, не про­во­дит элек­три­че­ства, поэто­му после охла­жде­ния, что­бы сва­ри­вать поверх гото­во­го шва, его необ­хо­ди­мо сна­ча­ла зачи­стить.

p, blockquote 50,0,0,0,0 –>

При помо­щи порош­ко­вой про­во­ло­ки мож­но сва­ри­вать более тол­стый металл, чем при помо­щи про­во­ло­ки, исполь­зу­е­мой с газом.

p, blockquote 51,0,0,0,0 –>

Свар­ка при помо­щи это­го типа про­во­ло­ки «про­ща­ет» недо­ста­точ­но хоро­шо под­го­тов­лен­ную поверх­ность.

p, blockquote 52,0,0,0,0 –>

Полярность при сварке без газа

Поляр­ность – это направ­ле­ние пото­ка элек­три­че­ства в цепи сва­роч­но­го аппа­ра­та.

p, blockquote 53,0,0,0,0 –>

При пря­мой поляр­но­сти элек­трод (про­во­ло­ка) – это минус, а сва­ри­ва­е­мый металл (зазем­ле­ние) – это плюс. При обрат­ной поляр­но­сти элек­трод – плюс, а сва­ри­ва­е­мый металл – минус.

p, blockquote 54,0,0,0,0 –>

Для свар­ки при помо­щи порош­ко­вой про­во­ло­ки исполь­зу­ет­ся пря­мая поляр­ность (про­во­ло­ка – минус, зазем­ле­ние — плюс).

p, blockquote 55,0,0,0,0 –>

При свар­ке с газом – элек­трод (+), мас­са (-).

p, blockquote 56,0,0,0,0 –>

Поляр­ность, с кото­рой будет нор­маль­но рабо­тать порош­ко­вая про­во­ло­ка, зави­сит от её соста­ва. Быва­ют и такие, кото­рые будут нор­маль­но сва­ри­вать с любой поляр­но­стью.

p, blockquote 57,0,0,0,0 –>

В боль­шин­стве слу­ча­ев, при свар­ке без газа сва­роч­ный аппа­рат дол­жен быть настро­ен с пози­тив­ным зазем­ле­ни­ем и нега­тив­ным элек­тро­дом. Это даст боль­ше мощ­но­сти для плав­ле­ния порош­ко­вой про­во­ло­ки.

p, blockquote 58,0,0,0,0 –>

Звук правильной сварки полуавтоматом

При обу­че­нии свар­ки MIG / MAG , важ­но слу­шать зву­ки, изда­ва­е­мые при свар­ке и, конеч­но же, кон­тро­ли­ро­вать про­цесс свар­ки визу­аль­но (через затем­нён­ную мас­ку). При пра­виль­ной свар­ке полу­ав­то­ма­том изда­ёт­ся звук, напо­ми­на­ю­щий жар­ку мяса на ско­во­ро­де. Этот «шипя­ще-жуж­жа­щий» звук гово­рит о хоро­шем балан­се меж­ду ско­ро­стью пода­чи про­во­ло­ки, пода­че газа и настрой­ка­ми напря­же­ния. Застыв­шие брыз­ги на насад­ке или нако­неч­ни­ке сва­роч­ной горел­ки ухуд­ша­ют поток защит­но­го газа, пло­хой кон­такт зажи­ма мас­сы, пло­хо очи­щен­ная область свар­ки, всё это может ухуд­шать фор­ми­ро­ва­ние сва­роч­ной дуги, и будет отра­жать­ся на зву­ке свар­ки. Так­же може­те про­чи­тать ста­тью “как настро­ить сва­роч­ный полу­ав­то­мат” для боль­ше­го пони­ма­ния пра­виль­ной настрой­ки аппа­ра­та перед свар­кой.

“>

Качество процесса сварки в защитных газах Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621. 791

В. М. Белоконь, канд. техн. наук, доц.

КАЧЕСТВО ПРОЦЕССА СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

В статье рассмотрены вопросы, связанные с качеством сварки в защитных газах. Исследовано влияние состава защитной атмосферы, диаметра электродной проволоки, режимов сварки на перенос электродного металла и разбрызгивание. Показано, что сварка в смеси защитных газов имеет преимущества перед сваркой в углекислом газе. Дополнительное введение в защитный газ кислорода увеличивает выгорание углерода в поверхностном слое, снижает силы поверхностного натяжения, измельчает капли электродного металла и улучшает формирование швов. При сварке без коротких замыканий дугового промежутка магнитные методы, проволоки с переменным диаметром и вибрация электрода снижают потери и улучшают перенос металла через дугу.

Качество процесса сварки в среде углекислого газа — устойчивость горения дуги, производительность и разбрызгивание, характер переноса электродного металла и т. д. — исследовано в широком диапазоне режимов применительно к определенным диаметрам проволок [1, 2]. Масштабы применения сварки в углекислом газе в промышленности делают особенно чувствительными те недостатки, которыми она обладает: не всегда удовлетворительный внешний вид швов, в некоторых случаях недостаточная производительность процесса, повышенное разбрызгивание электродного металла. При сварке теряется в среднем 10 % электродного металла. Капли расплавленного металла прилипают или сплавляются со свариваемой деталью, соплом горелки и токосъемником. Попадание крупных брызг в разделку кромок увеличивает возможность появления непроваров и шлаковых включений в металле шва. Возникает необходимость введения дополнительной, трудоемкой непроизводительной операции — зачистки.

Нами проведены сравнительные исследования качественных показателей процесса сварки проволоками диаметрами 1,6-2,5 мм [3].

Установлено, что с увеличением

плотности тока коэффициент расплавления и наплавки увеличивается. Более сложной зависимостью определяется коэффициент потерь.

При плотностях тока значительное количество энергии дуги расходуется на диссоциацию углекислого газа. Дуга сжимается, и анодное пятно не занимает всей поверхности торца электрода. При этом быстрое накопление большого количества тепловой энергии в небольшой по объему активной области приводит к последовательно возникающим тепловым микровзрывам. Это является одной из важных причин, вызывающих блуждание пятна. Причем ввиду того, что накопление энергии зависит от протяженности активной области, падения напряжения в ней, блуждания анодного и катодного пятен происходят с различной скоростью. Возникает тангенциальная по отношению к поверхности сила, действующая в плоскости, перпендикулярной оси электрода, и вызывающая смещение капли от оси электрода и ее отрыв [4]. Подъему капли способствует реактивное давление пара испаряющегося электрода, действие которого возрастает пропорционально квадрату тока. Поэтому при низких плотностях тока капля формируется на боковой поверхности элек-

трода, часто ее перенос происходит вне столба дуги [4]. Наблюдается интенсивное разбрызгивание металла, повышение коэффициента потерь и тем больше, чем больше диаметр проволоки.

По мере увеличения плотности тока увеличивается охват торца электрода активным пятном. Одновременно повышаются силы, отрывающие капли. Перенос металла становится мелкокапельным и при определенной плотности тока потери металла уменьшаются до уровня 7-9 %, улучшается стабильность горения дуги. Наличие некоторого количества мелких брызг рядом со сварным швом вызвано действием тангенциальной и реактивных сил испаряющегося металла, отрывающих и перемещающих часть капли в плоскости, перпендикулярной оси электрода.

Дальнейшее повышение плотности тока увеличивает испарение и угар расплавленного электродного металла, а также содержание окислов в окружающей атмосфере и их налет около шва. Потери металла растут. Удельное испарение металла с активного пятна электрода при сварке в углекислом газе на обратной полярности

тока можно приближенно рассчитать.6 ‘*3 ‘ ,(1)

8 п1 •

где Д1 — коэффициент пропорциональности, Д1 = 3,02-103; иэ — эффективное падение напряжения у электрода, В; Ее —

сечение столкновения частиц с электро-

20 2

нами, Ее = 25-10′ м ; Еп1 — скрытая теплота испарения, В-с/г.

По полученному уравнению рассчитаем удельное испарение металла в зависимости от плотности тока и диаметра электрода. Результаты расчета сведем в табл. 1.

Табл. 1. Удельное испарение металла при сварке проволоками диаметром 1,6-2,5 мм

19

Плотность тока, А/см2 Диаметр электрода, мм Удельное испарение металла, г/(см2-с)

1,90 1,6 3,38

2,0 3,64

2,5 3,905

2,00 1,6 3,4

2,0 3,67

2,5 3,95

2,10 1,6 3,44

2,0 3,70

2,5 3,98

2,20 1,6 3,47

2,0 3,74

2,5 4,02

Проведенные расчеты и эксперименты показывают, что потери металла зависят от диаметра электродной проволоки и при малых плотностях тока связаны, в основном, с разбрызгиванием, а при высоких — с испа-

рением и угаром. При оптимальных напряжениях на дуге при одинаковых плотностях тока потери металла могут не определяться диаметром проволоки (рис. 1).

100

130

160

190

У

2 0 А/мм2 і::

I —

Рис. 1. Влияние плотности тока на производительность процесса сварки: ар, ан, ¥ — коэффициенты расплавления, наплавки и потерь соответственно

Исследовано влияние напряжения на дуге на качество сварки. Увеличение напряжения на дуге при постоянной плотности тока вызывает сначала плавное, а затем более резкое снижение коэффициентов расплавления и наплавки (рис. 2). Потери электродного металла на угар и разбрызгивание растут. Такое изменение определяемых коэффициентов объясняется увеличением внешней составляющей дуги в соответствии с жесткой характеристикой источника и возрастающей характеристикой дуги, уменьшением подогрева вылета электродной проволоки, перераспределением теплового баланса в дуге. Изменяется размер капель электродного металла. Результаты скоростной киносъемки показывают, что с ростом напряжения дуги размер капель увеличивается, что ухудшает условия теплопередачи из анодной области к торцу электрода. Коэффициент потерь возрастает, в основном, из-за повышения разбрызгивания.

Стабильность горения дуги зависит от скорости сварки. При малой скорости

сварки устойчивость дуги ухудшается. При увеличении плотности тока и постоянном напряжении длина дуги уменьшается в соответствии со статической характеристикой. Стабильность горения дуги ухудшается. Увеличение скорости сварки сдвигает границу максимальных плотностей тока, допускающих устойчивое горение дуги. Оптимальная скорость при сварке проволоками диаметрами 1,6-2,5 мм составляет 30-70 м/ч. Этим же скоростям соответствует и лучшее формирование шва, хорошая защита сварочной ванны газом. Рекомендуемое соотношение значений тока и напряжения, обеспечивающее хороший внешний вид швов, устойчивое горение дуги, примерно одинаковые потери электродного металла приведены на рис. 3.

Для всех исследованных диаметров проволок диапазон сварочных токов расширяется с увеличением напряжения на дуге.

60

%

40

А

V

20

О

35 40 45 50 В

и————->■

Рис. |/

‘ X* ‘ •>

70

В

60

50

40

и

30

2Ь0 иьо 5ь0 8Ь0 а ;сьс

I ————►

Рис. 3. Области оптимальных режимов сварки проволоками диаметрами 1,6—2,5 мм.

Величина вылета электродной проволоки оказывает существенное влияние на производительность процесса сварки и параметры шва. Увеличение вылета электрода повышает эффективность процесса, спо-

собствует рациональному использованию тепла от нагрева проволоки на вылете. Одновременно уменьшается глубина проплавления. Возникают затруднения и в зажигании дуги — наблюдаются взрывы

и выбросы кусочков проволоки.

Производительность процесса сварки при увеличении вылета может быть повышена в 1,5-3,5 раза по сравнению со сваркой на коротких вылетах.

Применение сварки на повышенных плотностях тока требует заполнения кратера шва металлом. С этой целью в конце сварки изменяли ток, напряжение дуги и скорость сварки. При этом определено, что раздельное плавное уменьшение исследуемых факторов режима не позволяет полностью заварить кратер. Уменьшение напряжения дуги и скорости сварки приводит к уменьшению длины кратера, но увеличению его ширины. Уменьшается глубина кратера с уменьшением скорости подачи сварочной проволоки от номинальной до нуля. Однако и в этом случае конец шва имел ослабленное усиление.

Качественная заварка кратера возможна при переходе в конце сварки на меньшие значения тока, напряжения, скорости сварки. Программное управление режимом сварки позволяет решить эту задачу.

Применительно к полуавтоматической сварке исследовалась возможность заварки кратера с помощью возвратноэллиптических манипуляций концом электрода. Этот способ позволяет осуществить заварку кратера, но при этом необходимо не допускать растягивания дуги путем отвода держателя от изделия, т. к. в этом случае ухудшается защита расплавленного защитным газом. Решается данная задача применением двухрежимных полуавтоматов или программированием [6]. Проведенные исследования показывают, что изменением основных параметров режима сварки можно получить требуемые производительность процесса и характер переноса электродного металла, а также качественное формирование сварных швов при минимальных потерях.

Характер плавления и переноса электродного металла влияет на интенсивность протекания физических и химических процессов при взаимодействии металлической и газовой фаз. Изменяются технологиче-

ские характеристики — производительность сварки, разбрызгивание, формирование швов и т. д.

Перенос электродного металла в сварочную ванну через газовую среду осуществляется в виде капель и паров. Размер переносимых капель может быть различным и определяется режимом сварки, защитной атмосферой, составом электродного металла и т. д. Уменьшение подвижности сварочной дуги, увеличение охвата дугой поверхности свариваемых деталей и измельчение переноса приводит к более равномерному по объему и более высокому нагреву капель [7]. Одновременно улучшается предварительный подогрев близлежащих к шву слоев металла, наблюдается более высокая температура поверхности сварочной ванны. Сила поверхностного натяжения снижается. Условия формирования шва улучшаются. Поэтому в большинстве случаев желателен мелкокапельный перенос.

В процессе образования капли на нее действуют силы, препятствующие и способствующие отрыву от торца электрода. Многочисленными исследованиями стран СНГ и зарубежных авторов установлены основные из них.

Сила поверхностного натяжения удерживает каплю на торце электрода в процессе ее формирования и зависит от легирующих элементов, окружающей каплю атмосферы, температуры и т. д.

Основные легирующие элементы проволоки для сварки в среде углекислого газа малоуглеродистых и низколегированных сталей — углерод, кремний, марганец. Кремний в количестве 0,17-0,5 % снижает, а в других — увеличивает поверхностное натяжение. Влияние марганца на поверхностное натяжение выражается кривой с максимумом при 0,8 %. Однако изменение содержания кремния и марганца ограничивается. Их соотношение и количество определяют металлургические процессы, протекающие при сварке, качество сварных швов.

Двоякое влияние на величину по-

верхностного натяжения оказывает содержание углерода. Увеличение или уменьшение углерода от 0,20 % снижает поверхностное натяжение. При этом повышение содержания углерода в металле швов приводит к образованию в них горячих трещин, а слишком заниженные — к потере прочностных свойств. Последнее может быть скомпенсировано дополнительным легированием проволоки соответствующими элементами. Следовательно, изменение содержания углерода в проволоке в разумных пределах может изменить характер переноса, разбрызгивания, формирование швов.

В зарубежных и странах СНГ проводились исследования в области разработки новых проволок для сварки в среде углекислого газа за счет дополнительного легирования такими элементами, как титан, никель, молибден, цирконий и др. Это позволяет стабилизировать горение дуги, повысить эксплуатационные характеристики сварных узлов. Такой путь удорожает сварочную проволоку и требует затрат дефицитных материалов.

В работах исследователей проверено влияние предварительного нанесения элементов — активаторов на поверхность сварочной проволоки в виде солей бария, калия, лития и др. Известно, что щелочные и щелочно-земельные металлы обладают способностью заполнять свободные связи на поверхности жидкости, тем самым ослаблять связь поверхностных атомов и молекул между собой. Резко изменяется эмиссия с катода, увеличивается площадь активного пятна, снижается плотность тока. Это уменьшает отталкивающее действие электромагнитной силы, осевая составляющая которой способствует отрыву капли. Обнаруженное повышение температуры капли при этом способствует уменьшению поверхностного натяжения металла и размера капли. Скорость же расплавления электрода снижается. Последнее объясняется тем, что элементы-активаторы снижают работу выхода электронов. Перед катодом образуется электронное облако, которое,

нейтрализуя сталкивающиеся с ним положительные ионы, уменьшает количество тепла, выделяющегося на катоде.

Оказывает влияние на процесс сварки состояние поверхности, способ изготовления проволоки [1].

Существенное влияние на перенос металла через дугу оказывает состав защитного газа. Положительно влияет кислород как активное вещество при сварке в смесях газов. К таким смесям следует отнести смеси: углекислого газа и кислорода, аргона; углекислого газа и кислорода, аргона и углекислого газа, аргона и кислорода.

Изменение состава защитного газа влияет на интенсивность охлаждения дуги, эффективный потенциал ионизации дугового промежутка и его температуру. При сварке на прямой полярности в среде многоатомных газов значительное количество тепла расходуется на диссоциацию. В результате — сжатие дуги, высокая подвижность катодного пятна, не охватывающего всю поверхность торца электрода. Это сказывается на величине и направлении электромагнитных сил, повышении реактивного давления паров, действующих на каплю. Перенос становится беспорядочным, потери металла увеличиваются, ухудшается формирование шва.

Влияет на характер переноса электродного металла и химическое взаимодействие капли с газовой фазой. В литературе рассматривается в основном окисление углерода.

Мнения исследователей о роли окисления углерода противоречивы. Одни считают, что образование пузырьков углекислого газа внутри капель является определяющим фактором в переносе металла, другие отводят этому процессу второстепенную роль [8]. Экспериментально в [9] показано, что: окисление углерода происходит в основном на поверхности капель; реактивное давление окиси углерода вызывает деформирование капли, отталкивание от ванны; увеличивается подвижность капли

на электроде и разбрызгивание металла; масса переходящих капель изменяется незначительно.

Положительное влияние на качество сварки оказывает подача в зону дуги вместе с защитным газом специального флюса, закладывание в разделку перед сваркой металлической крупки, обрезков прутков проволоки, электродов основного типа или подача дополнительной проволоки в зону дуги. При этом изменяется распределение теплового баланса в дуге, повышается производительность, улучшается качество швов.

При данных режимах сварки и конкретной защитной атмосфере перенос металла зависит от вылета электрода и его диаметра [10].

Увеличение вылета электрода позволяет рационально использовать нагрев вылета проходящим током. Теплосодержание капель уменьшается, а размер их, время пребывания на торце электрода и производительность расплавления увеличиваются. Так как повышенное количество электродного металла наплавляется, возможны наплывы, ухудшение формы шва. Это происходит при недостаточном прогреве поверхности свариваемых деталей.

Уменьшение диаметра электродной проволоки увеличивает температуру капель, охват дугой торца электрода, снижает силы, удерживающие капли. Перенос электродного металла измельчается.

При сварке без коротких замыканий для улучшения переноса металла через дугу используются способы искусственного сбрасывания капель с торца электродной проволоки. Для этой цели пригодна вибрация или предложенная

ВНИИАВТОГЕНМАШем для сварки пульсирующая подача электродной проволоки.

Уменьшается разбрызгивание и улучшается перенос капель через дугу при применении сечения проволоки с заранее сформированными каплями.

Положительный эффект в отношении переноса и разбрызгивания получен при применении магнитных методов

управления сварочными процессами.

Рассмотренные электрические и неэлектрические способы улучшения процесса сварки в большей или меньшей степени применяются в промышленности. Для более широкого применения требуется учитывать специфику данного производства, форму и конструкцию свариваемых узлов и т. д.

Выводы

1. Изменением состава защитной атмосферы, диаметра электродной проволоки, режимов сварки можно в определенных пределах воздействовать на качественные показатели процесса сварки: формирование швов, перенос электродного металла и разбрызгивание. Минимальные и примерно равные потери металла наблюдаются в широком диапазоне оптимальных соотношений плотностей тока напряжения на дуге.

2. Сварка в смесях газов имеет преимущества перед сваркой в углекислом газе. Изменение степени диссоциации защитного газа влияет на стабильность горения дуги, ее форму. Дополнительное введение в защитный газ кислорода интенсифицирует выгорание углерода в поверхностном слое, снижает силы поверхностного натяжения, измельчает капли электродного металла и способствует улучшению формирования швов.

3. При сварке без коротких замыканий дугового промежутка применение искусственного сбрасывания капель с торца электрода, вибрации и пульсирующей подачи электродной проволоки, проволоки переменного сечения, магнитных методов позволяет значительно снизить потери металла и улучшить процесс переноса капель через дугу.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Потапьевский, А. Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом / А. Г. Потапьевский. — М.. : Машиностроение, 1974. -240 с.

2. Новожилов, Н. М. Основы металлургии дуговой сварки в газах / Н. М. Новожилов. -М. : Машиностроение, 1974. — 231 с.

3. Сварка в углекислом газе проволокой диаметром 2,5 мм / В. М. Белоконь [и др.] / Сварочное производство. — 1974. — № і. — С. 43-44.

4. Белоконь, В. М. Качество сварки плавлением при различных составах защитного газа и сварочной проволоки / В. М. Белоконь // Вестн. Белорус.-Рос. ун-та. — 200В. — № 4. — С. 62-69.

5. Лесков, Г. И. Электрическая сварочная дуга / Г. И. Лесков. — М. : Машиностроение, 1970. -335 с.

6. Потапьевский, А. Г. Сварка в углекислом газе с программированием режима / А. Г.

Потапьевский, В. Я. Лаврищев, М. П. Дайнеко / Автоматическая сварка. — 1972. — № 4. — C. 44-46.

7. Походня, И. К. Газы в сварных швах / И. К. Походня. — М. : Машиностроение, 1972. -256 с.

В. Мазель, А. Г. Технологические свойства электросварочной дуги / А. Г. Мазель. — М. : Машиностроение, 1969. — 17В c.

9. Ерохин, А. А. Основы сварки плавлением / А. А. Ерохин. — М. : Машиностроение, 1973. — 44В с.

10. Куликов, В. П. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки / В. П. Куликов. — Минск : Экоперспектива, 2003. — 412 с.

Белорусско-Российский университет Материал поступил 21.12.2008

V. M. Belokon

The quality of the gas shielding welding process

The paper considers the problems connected with the welding quality in shielding gases. The influence of the composition of the protective atmosphere, the diameter of the electrode wire, the welding conditions on the electrode metal transfer and sputtering has been studied. It has been shown that welding in the mixture of shielding gases has some advantages over welding in carbon dioxide. Additional input of oxygen into the shielding gas increases carbon burning in the surface layer, lowers surface tension forces, breaks electrode metal drops and improves weld formation. In welding without short circuits of the arc gap, magnetic methods, wires with changeable diameters and electrode vibrations decrease losses and improve metal transfer across the arc.

Сварка конструкций в среде защитных газов

Сварка конструкции штучными электродами в заводских условиях применяется в тех случаях, когда использование механизированных способов сварки затруднено из-за чрезмерно малой длины выполняемых швов или когда по технико-экономическим соображениям механизированная сварка не рациональна (выполнение прихваток, приварка фиксирующих и монтажных приспособлений, сварка специальных сталей в ограниченных объемах и т. п.).

Из механизированных способов сварки при изготовлении основной номенклатуры сварных строительных конструкций наибольшее применение находит сварка в среде защитных газов.

Сущность сварки в защитных газах заключается в том, что электрическая дуга горит в струе газа, поступающего через сварочную горелку в зону сварки, оттесняющего воздух из зоны сварки и защищающего дугу и расплавленный металл от вредного влияния его составляющих.

Сварка может производиться как плавящимся, так и неплавящимся электродом.

При сварке неплавящимся электродом (см. рис. 6, б) электрическая дуга прямой полярности (минус на электроде) горит между угольным или вольфрамовым электродом и изделием. Шов сварного соединения образуется за счет расплавления отбортованных кромок или за счет подачи присадочной проволоки в зону горения дуги. .Этим способом сваривается металл толщиной до 1 мм. В качестве источников тока применяют сварочные выпрямители с повышенным напряжением холостого хода.

Сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа по сравнению с другими способами дуговой сварки при изготовлении строительных металлоконструкций обладает рядом технико-экономических преимуществ. Этот способ сварки применяется при изготовлении изделий из углеродистых и низколегированных сталей толщиной свыше 0,8 мм во всех пространственных положениях при любой длине и конфигурации швов. Сварка плавящимся электродом может производиться полуавтоматами и автоматами.

Производительность полуавтоматической сварки в защитных газах в 2,5—4 раза, а автоматической — в 4— 10 раз выше ручной дуговой сварки.

Сварку швов в нижнем положении допускается выполнять на форсированных режимах (на токе до 650 А). Качество швов при этом, как правило, высокое, разбрызгивание малое, а производительность значительно выше, чем при сварке на обычных режимах.

Сварка в углекислом газе плавящимся электродом в соответствии с ГОСТ 14771—76 в технической документации может обозначаться буквами УП, а сварки в инертных газах и их смесях с активными газами плавящимся электродом обозначается буквами ИП. Эффективность газовой защиты зависит от типа соединения, скорости сварки, расстояния между соплом и изделием, расхода газа и скорости движения окружающего воздуха.

В качестве защитных газов применяют активные (азот, углекислый газ) и инертные (аргон, гелий) газы и смеси углекислого газа с кислородом, углекислого газа с аргоном и кислородом, аргона с углекислым газом. Наиболее высокое качество сварных швов можно получить при сварке в среде инертных газов, так как эти газы не реагируют с расплавленным металлом.

Из активных газов чаще применяют углекислый газ и его смесь с кислородом. При сварке в среде активных газов из основного и присадочного металла выгорает углерод, кремний и марганец. Для раскисления расплавляемого дугой металла и компенсации потерь выгорающих элементов в сварочную ванну вводят присадочный материал с повышенным содержанием марганца и кремния. Чаще при сварке в среде защитных газов применяют сварочную проволоку Св-08Г2С.

Влияние контроля защитного газа: свойства сварных швов при оптимизации процесса GMAW

1.

Weber R (2003) Как сэкономить 20% на сварочных расходах. Корпус прицепа, сборка 44 (3): 46–50

Google Scholar

2.

Филхо Д.Ф., Рейс Р.П., Феррарези В.А. (2011) Оценка влияния защитного газа на свариваемость ферритной нержавеющей стали. В кн .: Дуговая сварка. Риека, Ин. Tech., Pp 152–176

3.

Ка П, Мартикайнен Дж. (2013) Влияние защитных газов при сварке металлов.Int J Adv Manuf Technol 64 (9): 1411–1421

Артикул Google Scholar

4.

Little K, Stapon G (2005) Упрощение выбора защитного газа показывает, как различные газовые смеси влияют на вашу сварочную работу. J Pract Weld 9 (1)

5.

Канг Б., Прасад Ю.К., Кан М.Дж., Ким Х.Дж., Ким И.С. (2009) Характеристики альтернативной подачи защитного газа при сварке алюминия GMA. J Mater Process Technol 209 (10): 4716–4721

Артикул Google Scholar

6.

Sierwert E, Wilhelm M, Hässler M, Schein J, Hanson T., Schnick M, Füssel U (2014) Визуализация потоков газа в сварочных дугах с помощью измерительной техники Шлирена. Сварка J 1: 1–5

Google Scholar

7.

Schnick M, Dreher M, Zschetzsche J, Füssel U, Spille-Kohoff A (2012) Визуализация и оптимизация потоков защитного газа при дуговой сварке. Weld World 56 (1-2): 54–61

Статья Google Scholar

8.

Американское общество сварки (AWS) (2006) Передовой опыт: дуговая сварка вольфрамовым электродом в газовой среде. Weld J 80–82

9.

Литтл К.А., Praxair I (1990) Справочник по ASM, том 6. ASM international

10.

Ирвин Б. (1999) Защитные газы — ключ к инновациям в сварке. Сварка J 78 (1): 37–41

Google Scholar

11.

Lozano J, Moreda P, Llorente CL, Bilmes PD (2003) Характеристики плавления сварных швов GMAW из аустенитной нержавеющей стали.Lat Am Res 33: 27–31

Google Scholar

12.

EN ISO 14175 (2008) Сварочные материалы. Газы и газовые смеси для сварки плавлением и родственных процессов. EN ISO

13.

A. CODE (2015) Квалификационный стандарт для процедур сварки, пайки и плавления; сварщики; мангалы; и операторы сварки, пайки и плавки. ASME

14.

EN ISO 15614 (2004) Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов — Испытание процедуры сварки — Часть 1: дуговая и газовая сварка сталей и дуговая сварка никеля и никелевых сплавов.EN ISO

15.

Немецкое общество сварщиков DVS (2001) Сварка MIG / MAG: учебное пособие. Технологический центр Fronius, Дюссельдорф

Google Scholar

16.

Уттрахи Г.Д. (2007) Системы управления потоком защитного газа GMAW. Сварка J 86 (4): 22–23

Google Scholar

17.

Ким Л.С., Сон Дж.С., Ким Х.Дж., Чин Б.А. (2006) Исследование изменений защитного газа при GTA-сварке с использованием конечных элементов.J Achiev Mater Manuf Eng 17 (1-2): 249–252

Google Scholar

18.

Накла Х., Яо Дж., Бетеа М. (2012) Воздействие на окружающую среду использования сварочного газа. J Technol Manag Appl Eng 28 (3): 1–11

Google Scholar

19.

Campbell SW, Galloway AM, McPherson NA (2012) Технико-экономическая оценка снижения расхода защитного газа при GMAW при сохранении качества сварного шва. Int J Adv Manuf Technol 63 (9–12): 975–985

Статья Google Scholar

20.

Campbell SW, Galloway AM, McPherson NA, Gillies A (2012) Оценка дуговой сварки металлическим электродом в газовой среде с чередованием защитных газов для использования на AA6082T6. Proc Inst Mech Eng B J Eng Manuf 226 (6): 992–1000

Артикул Google Scholar

21.

Кэмпбелл В., Галлоуэй А., Рэмси Г., Макферсон Н. (2012) Потенциальное решение для оптимизации потока газа GMAW. В: 9-я международная конференция «Тенденции исследований в области сварки». Чикаго

22.

Mvola B, Kah P, Martikainen J, Suoranta R (2015) Современные технологии дуговой сварки металлическим газом: сварка разнородных металлов. Proc Inst Mech Eng B J Eng Manuf 229 (10): 1694–1710

Артикул Google Scholar

23.

Bell D (2011) Предотвращение путаницы со смесями защитных газов. [В сети]. Доступно: http://www.thefabricator.com. По состоянию на 23 июня 2015 г.

24.

Rhee S, Kannatey-Asibu JE (1992) Наблюдение за переносом металла при газовой дуговой сварке.Сварка J 71: 381–386

Google Scholar

25.

Зелинское МО (2008) Влияние газа на форму дуги при сварке MIG-MAG. Eur Phys J Appl Phys 43 (1): 111–122

Статья Google Scholar

26.

Church JG, Imaizumi H (1990) Сварочные характеристики нового процесса сварки, процесс TIME. IIW, тт. Doc XII-1199-90

27.

Субан М., Тусек Дж. (2001) Зависимость скорости плавления при сварке MIG / MAG от типа используемого защитного газа.J Mater Process Technol 119: 185–192

Статья Google Scholar

28.

Хан К.Х., Хан Дж.М., Ли М.В., Ли Э.Б., Хан Ю.С. (1995) Влияние защитного газа на свариваемость высокоэффективного процесса GMAW. J KWS 13 (1): 559–569

Google Scholar

29.

Гауда М., Такахаши М., Икеучи К. (2005) Микроструктуры металла сварного шва, выполненного в газовой среде, из стали класса 950 МПа. Sci Technol Weld Join 10 (3): 369–377

Статья Google Scholar

30.

Menzel M (2003) Влияние отдельных компонентов промышленной газовой смеси на процесс сварки и свойства сварных соединений. Weld Int 17 (4): 262–264

Артикул Google Scholar

31.

Эбрахимния М., Гударзи М., Нури М., Шейхи М. (2009) Исследование влияния состава защитного газа на механические свойства сварного шва стали ST 37–2 при газовой дуговой сварке металла. Mater Des 30 (9): 3891–3895

Артикул Google Scholar

32.

Жерносеков А.М., Сидорец В.Н., Шевчук С.А. (2014) Комбинированное импульсное воздействие защитных газов и сварочного тока при сварке плавящимся электродом. Weld Int 66 (12): 9–13

Google Scholar

33.

Гадаллах Р., Фахми Р., Халифа Т., Садек А. (2012) Влияние состава защитного газа на свойства порошковой дуговой сварки простой углеродистой стали. Int J Eng Technol Innov 2 (1): 01–12

Google Scholar

34.

Латабай С., Стаут Р.Д. (1985) Влияние защитного газа и тепла на свойства металла сварного шва с флюсовой сердцевиной. Weld J 303–313

35.

Катерасан Д., Сатья П., Раджа А. (2013) Влияние защитного газа на сварку сваркой порошковой проволокой соединений аустенитной нержавеющей стали AISI 316L (N). Mater Des 45: 43–51

Статья Google Scholar

36.

Мухопадхяй С., Пал Т.К. (2006) Влияние смеси защитного газа на газовую дуговую сварку стали HSLA сплошной и порошковой проволокой.Int J Adv Manuf Technol 3–4 (29): 262–268

Статья Google Scholar

37.

Ляо М.Т., Чен В.Дж. (1999) Сравнение дуговой сварки в газовой среде с порошковой проволокой и сплошной проволокой с использованием защитного газа. Int J Adv Manuf Technol 15 (1): 49–53

Статья Google Scholar

38.

Моравец Дж., Рохан П. (2011) Влияние различных типов газовой защиты на геометрию сварочной ванны для метода сварки MIG.В кн .: 20-я Международная конференция по металлургии и материалам. Брно, Чешская Республика

39.

Lucas W (1992) Защитные газы для дуговой сварки. Weld Met Fabr 60: 218–225

Google Scholar

40.

Kim W-G, Um K-K, An Y-H, Lee C-S (2009) Механические свойства стального листа YS 460MPa TMCP для больших контейнеровозов. В: Материалы девятнадцатой (2009 г.) международной конференции по морской и полярной инженерии.Осака, Япония

41.

Гю Б., Рю К.М., Сик П.Дж., Чон Бай, Ким Т.С., Ли Дж.С. (2010) Устойчивость к хрупким трещинам в толстых стальных листах для судостроения. J KWJS 28 (1): 47–53

Google Scholar

42.

Kim HJ, Jang TW, Yoon DR (2008) Тандемная электрогазовая сварка высокопрочной конструкционной стали корпуса. В: Материалы восемнадцатой (2008 г.) международной конференции по морской и полярной инженерии. Ванкувер, Британская Колумбия, Канада

43.

Sasaki K, Motomatsu R-I, Ohkita S, Suda K, Hashiba Y, Imai S (2004) Разработка процесса двухэлектродной электрогазовой дуговой сварки. Nippon Steel Technical Report № 90, Токио, Япония

44.

Pires I, Rosado T, Costa A, Quintino L (2007) Влияние защитного газа GMAW на производительность и газообразные выбросы. В: 10-я международная аахенская конференция по сельскому хозяйству. Ахен, Германия

45.

Migatronic (2012) IGC-Intelligent Gas Control. Мигатроник. [В сети]. Доступно: http: // www.migatronic.com. По состоянию на 9 мая 2016 г.

Влияние защитных газов в GMAW

Использование подходящего защитного газа необходимо не только для предотвращения пористости, но и для обеспечения надлежащего проплавления, желаемых механических свойств, включая прочность сварного шва, и общего качества сварки. Чтобы правильно выбрать защитный газ, необходимо учитывать следующее:

— Сплав присадочного металла

— Толщина материала

— Режим GMAW (спрей, короткая дуга и т. Д.)

— Сварочная позиция

— Желаемый профиль проникновения

— Стоимость

Типичными сварочными газами являются : диоксид углерода, аргон и смеси аргона (с диоксидом углерода, гелием, азотом, водородом и кислородом).

Газы можно разделить на две категории: инертные и реактивные.

Инертные газы

Аргон и гелий — инертные газы. Это означает, что ни один из газов не вступит в химическую реакцию с расплавленной сварочной ванной. Аргон является наиболее широко используемым инертным газом, поскольку он легко доступен и недорого по сравнению с гелием. Он создает профиль проникновения, похожий на палец (см. Изображения ниже). Гелий имеет очень высокую теплопроводность по сравнению с аргоном и используется для получения более горячей дуги.Он также используется для газовой смеси из нержавеющей стали. Гелий обеспечивает широкое, но неглубокое проникновение. Гелий и аргон обычно смешивают при сварке алюминия толщиной 1 дюйм или более или в более тонких секциях, чтобы компенсировать недостаточный размер источника питания.

Реактивные газы

Двуокись углерода, кислород, азот и водород являются реактивными защитными газами. Эти газы химически соединяются со сварочной ванной, влияя на механические и химические свойства металла шва. Двуокись углерода — единственное, что можно использовать отдельно.Все это можно комбинировать с аргоном для получения бинарных смесей защитных газов. За исключением трехкомпонентных смесей из нержавеющей стали, большинство из них представляют собой только комбинацию аргона и одного из реактивных газов.

На изображении 1 ниже показано влияние на контур валика и проникновение различных газов. На рис. 2 показано влияние кислорода на двуокись углерода при использовании в смесях аргона и 100% двуокиси углерода.

В таблице ниже приведены наиболее распространенные сварочные газы, используемые при дуговой сварке, в зависимости от типа материала.Он также показывает, какой газ использовать в соответствии с желаемым режимом переноса металла (например, короткое замыкание или распыление). Могут использоваться и другие газы, особенно в смесях аргона, но они наиболее распространены.

Существуют буквально сотни смесей защитных газов. Небольшое изменение процентного содержания каждого компонента в некоторых случаях может дать очень желаемый эффект. Некоторые смеси будут содержать такие компоненты, как азот, в диапазоне миллионных долей, но это будет иметь значительный эффект.Какой защитный газ вы используете? Вы думали об использовании другого защитного газа? Если да, то может быть полезно прочитать, стоит ли вам рассматривать другой защитный газ. Также может быть интересен вопрос, влияет ли смесь защитного газа на прочность сварного шва.

Ссылка: Руководство Lincoln Electric по сварке GMAW — Джефф Надзам

Как выбрать типы защитного газа для GMAW

• Гелий имеет более низкую плотность, чем аргон, что требует более высоких скоростей потока.Гелий также является газом с одним атомом, который обычно используется для более толстых материалов. Это также хороший выбор для сварки алюминия. Потому что, несмотря на ограниченную высокую цену, гелий уже редко встречается в отрасли.

• Двуокись углерода (CO ₂ ) редко используется отдельно, потому что она дает широкий сварной шов и часто приводит к образованию большого количества брызг. CO ₂ чаще всего сочетается с аргоном для получения наилучшего конечного результата. CO ₂ также является химически активным газом, что означает, что он имеет высокий потенциал ионизации.

Газы, используемые в смесях

• Кислород представляет собой двухатомную молекулу, обычно добавляемую в газовые смеси GTAW в количестве 10% или меньше. Его можно рассматривать как дополнение к аргону для GMAW, поскольку он может помочь создать глубокий и узкий проплавленный сварной шов в специализированных приложениях.

• Водород — активный защитный газ, который также обычно используется в смесях GMAW в количестве 10% или меньше.Эта двухатомная молекула имеет тенденцию давать горячие бусинки с широкой поверхностью. Водород в основном используется в материалах из нержавеющей стали для улучшения текучести и увеличения скорости движения.

Как выбрать защитный газ

При выборе защитного газа для GMAW необходимо учитывать три основных компонента: тип материала, тип наполнителя и режим переноса.

• Тип материала : Наиболее важным фактором является соответствие вашего газа типу материала.Например, сталь намного плотнее алюминия, поэтому для достижения желаемого результата сварки требуется другой защитный газ. Также важно учитывать толщину материала, поскольку более толстые материалы потребуют более высоких тепловложений.

• Присадочный металл Тип : дважды проверьте, соответствует ли присадочный металл основному материалу. Это даст вам уверенность, когда дело доходит до выбора наилучшего защитного газа.

• Режим переноса сварки : определите, используете ли вы короткое замыкание, дугу со струйным переносом, импульсную дугу или глобальный перенос.Каждый режим передачи будет лучше работать с определенными защитными газами, чем с другими.

Когда дело доходит до защитного газа для GMAW, есть еще много чего. Следите за новостями в следующих статьях, в которых мы рассмотрим правильный поток защитного газа и подробно расскажем о процессе GMAW с каждым типом материала!

GMAW Welding Equipment Builders

Выбор подходящего защитного газа — важный шаг на пути к успеху сварки.При правильной оптимизации это не только улучшит качество сварки, но и сэкономит деньги и время. Команда Bancroft Engineering может помочь вам выбрать подходящий защитный газ и убедиться, что ваша автоматизированная или полуавтоматическая сварочная система дает наилучшие результаты. Свяжитесь с нашими инженерами-сварщиками сегодня!

Выбор подходящего защитного газа и системы подачи для GMAW

Выбор защитного газа и системы подачи газа для дуговой сварки металлическим электродом (GMAW) требует анализа затрат и возможностей для определения наиболее экономичных и эффективных решений для вашего предприятия. операция.Стоимость выбранного сварочного газа может составлять небольшой процент от общей стоимости процесса, но правильный газ может снизить трудозатраты и накладные расходы или обеспечить более высокую скорость сварки.

Затраты, которые вы должны оценить, включают трудозатрат и накладные расходы , защитный газ , расходные материалы (проволока и / или электроды) и газоснабжение .

Трудозатраты и накладные расходы

Правильный выбор защитного газа может снизить трудозатраты, накладные расходы и чистые затраты за счет увеличения скорости сварки и рабочего цикла при одновременном сокращении времени очистки.

Максимальное увеличение скорости сварки в значительной степени зависит от комбинации свойств теплопередачи , , окислительного потенциала , и характеристик переноса металла выбранного газа. Газы с высокой теплопроводностью создают самые горячие лужи с максимальной текучестью. Сильноокисляющие газы более эффективно снижают поверхностное натяжение валика сварного шва и улучшают слипание металла шва. Смеси инертных газов, которые обеспечивают перенос распылением, обеспечивают высочайший уровень эффективности осаждения и, как правило, более высокие скорости перемещения.

Например, за тот же период времени смесь аргона в режиме струйной дуги дает сварной шов, который примерно на 17-20 процентов длиннее, чем сварной шов, выполненный с использованием диоксида углерода в глобулярном режиме (для сварных швов размером 0,025 дюйма и более при прочих равных). Самая частая ошибка при выборе защитного газа — выбор наименее дорогостоящего; другие факторы влияют на общую стоимость процесса сварки и зависят от качества используемого защитного газа.

Помимо защитного газа и размера сварного шва, другие факторы, влияющие на скорость сварки, включают ток, напряжение, положение сварного шва, подгонку стыка и режим движения (механизированный или ручной).Максимально возможные скорости сварки для любого защитного газа более достижимы в механизированных применениях с чистой пластиной и хорошей подгонкой. При работе вручную квалификация оператора часто является ограничивающим фактором. Сварщик обычно может постоянно отслеживать сварной шов, и наплавка приемлемого сварного шва обычно составляет примерно от 35 до 40 дюймов в минуту. Автоматические и / или роботизированные приложения обеспечивают более высокую скорость сварки; однако максимальная скорость зависит от используемой системы.

Что касается ручной сварки более тонких материалов, все защитные газы могут выдерживать более высокие скорости сварки, чем могут обеспечить операторы.При механизированной операции углекислый газ может обеспечить более быструю сварку тонкого материала, когда прожог не является проблемой. Однако, когда проблемы с подгонкой или прожогом очевидны, смеси аргона с более низким процентным содержанием углекислого газа могут обеспечить более стабильные результаты. Иногда даже снижение уровня углекислого газа с 25 до 8 процентов может значительно улучшить линейную скорость движения. В большинстве цехов, где можно сваривать различные материалы и толщину, могут потребоваться различные смеси газов.

Влияние защитного газа на рабочий цикл и очистку

Рабочий цикл оператора — это время, в течение которого оператор фактически выполняет сварку, в отличие от времени, затрачиваемого на связанные функции, такие как настройка, очистка или другие несварочные действия.

Когда черный металл сваривается с использованием диоксида углерода в качестве защитного газа, брызги накапливаются в газовом сопле, нарушая потоки газа, или собираются на конце контактной трубки, вызывая проблемы с подачей проволоки. Использование газовых смесей на основе аргона значительно снижает разбрызгивание при сварке, во многих случаях полностью устраняя разбрызгивание.В результате операторы могут дольше проводить сварку перед остановкой, чтобы смыть брызги с сопел и контактных наконечников. Любой фактор, снижающий разбрызгивание сварочного шва, может повысить эффективность наплавки в процессе сварки.

Пары и газы также образуются в результате химической реакции между горячим металлом и активными газами, такими как кислород или углекислый газ. Использование смесей аргона, которые производят меньше дыма и газов, может снизить затраты на контроль загрязнения и очистку.

Использование подходящего защитного газа помогает обеспечить максимальную эффективность осаждения для используемого процесса.Например, эффективность осаждения при операции GMAW с использованием чистого диоксида углерода обычно составляет 89 процентов. Когда защитный газ заменяется смесью аргона с 25% диоксида углерода, эффективность осаждения может возрасти до 97%.

Стоимость защитного газа. Стоимость защитного газа не должна превышать 5 процентов от общей стоимости. Даже несмотря на то, что аргон или смеси аргона стоят значительно больше, чем диоксид углерода, с учетом увеличения рабочего цикла оператора и эффективности наплавки общая стоимость на фут сварного шва меньше для смеси аргона, чем для диоксида углерода.Стоимость газа варьируется в зависимости от географического региона, но в среднем аргон или смеси аргона стоят в пять раз дороже, чем прямой диоксид углерода.

Расходные материалы. При определении стоимости расходных материалов следует учитывать цены на проволоку и защитный газ вместе, поскольку защитный газ влияет на эффективность наплавки. Помните, что самые дешевые проволока и газ также могут дать самую низкую эффективность наплавки. Хотя начальная цена может быть выше, рекомендуемая комбинация проволоки и газа может повысить эффективность наплавки и снизить общую стоимость.

Для использования высокоокислительных защитных газов, таких как чистый диоксид углерода, необходима сварочная проволока с дополнительными раскислителями для предотвращения потерь сплава в сварочной дуге. Если защиту от углекислого газа заменить на аргон с 20-процентным содержанием двуокиси углерода, можно будет заменить менее дорогостоящую сварочную проволоку из-за хорошего удерживания сплава защитным газом аргоном. Благодаря этому изменению цех может сэкономить до 15% затрат на проволоку, сохранив при этом механические свойства, упростив работу и увеличив скорость сварки.

Система подачи газа

Защитный газ доступен в баллонах высокого давления, жидкостных баллонах или в объемных жидкостях. Выбор зависит от используемых вами газовых смесей, характера потребления, расположения вашего оборудования и наличия системы распределения трубопроводов. Следует учитывать затраты на продукцию и стоимость аренды систем хранения, амортизируемых из расчета ежемесячного потребления продукции. Когда используются различные газовые смеси, может потребоваться инвентаризация большого количества баллонов.

Один из методов получения газовой смеси — использование газового смесителя на месте.Однако стоимость оборудования для хранения и смешивания необходимо сравнивать со стоимостью предварительно смешанных продуктов в цилиндрах, чтобы определить, какая форма поставки более экономична.

Управление потоком газа в точках использования требует целенаправленных и постоянных усилий по предотвращению потерь. Рекомендации по правильному определению размеров системы, правильному использованию регулирующего и смесительного оборудования, а также расходомеров для обеспечения экономичного потребления газа можно получить у поставщика газа.

После того, как вы выбрали защитный газ, рассмотрите различные доступные системы подачи газа.

Системы хранения цилиндров. Если требуется небольшой объем газа, можно использовать отдельные баллоны с аргоном, гелием, диоксидом углерода, кислородом или смесями этих газов непосредственно в процессе сварки. Если скорость потребления увеличивается, два или более цилиндра могут быть объединены вместе в группы, чтобы обеспечить большую подачу и уменьшить количество манипуляций с цилиндрами. Коллектор обычно имеет два независимых набора элементов управления, позволяющих поочередно или одновременно работать с двумя рядами цилиндров.Пустые цилиндры можно заменить полными после отключения одного или обоих рядов цилиндров.

Если вы используете предварительно смешанные смешанные газы даже в небольших объемах, ваши затраты могут быть выше, чем ожидалось, потому что смешанный газ обычно оценивается на уровне более дорогих компонентов. Смесь 75/25 аргона / диоксида углерода стоит столько же, сколько 100-процентный аргон, что сводит на нет любую экономию, полученную за счет более дешевого диоксида углерода.

Газовое смешение. Защитные газы часто используются в смесях для оптимизации процесса дуговой сварки.Блендеры могут предоставлять смеси с жесткими допусками, гарантируя пользователям, что они постоянно получают правильную смесь. Вы можете покупать и смешивать чистые газы в соответствии с меняющимися производственными требованиями, изменяя настройки смесителя. При использовании блендера вы можете выбирать различные смеси, и никаких дополнительных цилиндров не потребуется; Кроме того, может быть реализована более низкая стоимость диоксида углерода. Даже в небольших объемах (5000 кубических футов в месяц) стоимость оборудования может быть компенсирована более низкой стоимостью газа.В более крупных приложениях криогенные цилиндры или системы для массовых грузов на месте могут добавить к экономии затрат.

Системы бестарного хранения. Если вы потребляете более 50 000 куб. Ft. газа в месяц, считают системы массового криогенного хранения, потому что они предлагают такую ​​значительную экономию места и затрат. Резервуары для хранения сыпучих материалов довольно распространены, со стандартной емкостью от 1500 до 11000 галлонов.

Системы распределения инертного газа. Когда для подачи газа используются отдельные баллоны, к баллону присоединяется регулятор давления для снижения давления выходящего газа.Расходомер, подсоединенный к сварочному оборудованию с помощью трубок с соответствующими фитингами, используется для поддержания заданного расхода газа.

Когда требуются большие объемы газа или имеется несколько сварочных станций, может быть предпочтительнее установить систему распределительных трубопроводов. Система этого типа содержит основные и второстепенные распределительные линии. Обратите внимание, что требуется подача газа, смеситель, главная распределительная линия и запорная арматура.

Типичная вторичная линия имеет клапан станции, который соединен со сварочными аппаратами через регулятор давления и расходомер (часто комбинированный блок).Он соединен со сварочными аппаратами шлангом или трубкой инертного газа с соответствующими фитингами и запорным клапаном с электромагнитным управлением.

Рекомендуется, чтобы конструкция, материалы, изготовление, осмотр и испытания соответствовали стандартам, установленным в брошюре Ассоциации сжатого газа «Промышленная практика для газотранспортных и распределительных систем трубопроводов ».

Защитные газы для сварки и их влияние на свойства нержавеющей стали

Защитные газы являются неотъемлемой частью всех традиционных сварочных процессов.

Они выполняют несколько функций, но в первую очередь предназначены для защиты сварочной ванны от атмосферы и обеспечения среды, которая может пропускать электрический ток от электрода к заготовке. Даже процессы, не имеющие внешнего источника газа, такие как ручная дуговая сварка металла (MMAW, MMA или SMAW) и безгазовая порошковая сварка (FCAW), имеют защитный газ, который образуется при разложении флюса в присутствии сварочной дуги.

Защитный газ также может влиять на стабильность дуги, форму сварного шва и глубину проплавления, а также на механические свойства и металлургию сварных деталей из нержавеющей стали.

В процессах в среде защитных газов, таких как газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW или TIG) и газовая дуговая сварка металла (GMAW или MIG), используются защитные газы различного состава в зависимости от области применения. Поскольку электрод в GTAW изготовлен из вольфрама, в качестве защитного газа обычно используется аргон или гелий, чтобы предотвратить окисление электрода. Это ограничение не распространяется на GMAW, поэтому в состав газа могут входить такие активные газы, как диоксид углерода и кислород. В обоих этих процессах можно использовать небольшие количества других газов, таких как азот и водород, поскольку они особенно полезны для сварки нержавеющей стали.Хотя ни один из газов не является инертным по определению, их можно использовать с GTAW, поскольку они не вступают в реакцию с вольфрамом.

Существует три основных свойства защитного газа, которые определяют поведение сварочной ванны; потенциал ионизации (насколько легко атом отдает электрон), теплопроводность газа и, наконец, поверхностное натяжение между сварочной ванной и защитным газом.

Потенциал ионизации

Защитный газ обеспечивает перенос электронов между электродом и заготовкой.При зажигании дуги электроны испускаются либо из заготовки, либо из электрода, в зависимости от того, какой из них заряжен положительно. Эти электроны сталкиваются с газовыми атомами, в результате чего эти атомы высвобождают один из своих электронов, что приводит к цепной реакции, поддерживающей дугу. Потенциал ионизации газа — это легкость, с которой они отдают электрон. «Более горячие» газы — это те, которым требуется больше энергии для ионизации или высвобождения электрона. Гелий имеет более высокий потенциал ионизации, чем аргон, поэтому имеет более высокое напряжение дуги и, следовательно, более высокий подвод тепла при том же токе и длине дуги.

Аналогичный принцип применяется к молекулярным газам (H ₂ , N ₂ , O ₂ , CO ₂ ), которые диссоциируют в дуге на отдельные атомы, а затем рекомбинируют при охлаждении, высвобождая при этом энергию. Аргон часто смешивают с небольшими количествами других газов для улучшения проплавления шва.

Теплопроводность

Теплопроводность защитного газа влияет на его способность передавать тепло по дуге. Он влияет на радиальные потери тепла от центра к периферии столба дуги, а также на передачу тепла от дуги к расплавленной сварочной ванне.Газы с низкой теплопроводностью, такие как аргон, будут иметь узкую горячую сердцевину в центре дуги и значительно более холодную внешнюю зону. В результате получается сварной шов с узким «пальцем» в основании сварного шва и более широким верхом. С другой стороны, гелий обладает высокой теплопроводностью, поэтому тепло более равномерно распределяется по дуге, но в результате глубина проникновения меньше. Смешивание газов позволяет сочетать полезные свойства каждого газа, ограничивая при этом недостатки.

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение влияет на профиль валика сварного шва.Представьте себе, как вода капает на только что отполированную машину. Это нежелательно при сварке, так как создает крутой угол между сварным швом и исходным швом, что может привести к таким дефектам, как поднутрение, отсутствие плавления боковых стенок и снижение усталостных характеристик. Это еще одна причина, по которой чистый аргон не используется в качестве защитного газа для процесса GMAW.

Компоненты газа

Кислород

Хотя это может показаться нелогичным, поскольку хорошо известно, что горячие металлы окисляются, небольшие количества кислорода часто добавляют в защитные газы для процесса GMAW.Небольшие количества кислорода снижают поверхностное натяжение между расплавленной сварочной ванной и окружающей атмосферой. Более низкая поверхностная энергия приводит к более плоскому и гладкому сварному шву с меньшей склонностью к подрезанию основного металла. Чтобы свести к минимуму потери сплава при окислении, содержание кислорода обычно ограничивают до 2%. Тепловой оттенок будет более сильным, чем при сварке без добавления кислорода в защитный газ.

Двуокись углерода

GMAW также использует CO ₂ в качестве компонента защитного газа.Общей проблемой для нержавеющих сталей является охрупчивание и коррозия из-за сенсибилизации из-за образования карбида хрома, но было продемонстрировано, что поглощение углерода из CO ₂ достаточно низкое, чтобы полученный металл сварного шва все еще достиг необходимого (≤0,03%) содержания углерода. для обозначения класса L. Таким образом, выбранное содержание CO ₂ больше связано с проникновением и смачиванием, чем с улавливанием углерода. Содержание углекислого газа в GMAW обычно составляет 2-5%, в то время как в порошковой проволоке используется 20% смеси с аргоном или даже 100% CO ₂ .

Водород

Уникальной особенностью аустенитных нержавеющих сталей является их невосприимчивость к водородному растрескиванию, за исключением, возможно, очень сильно обработанных холодным способом материалов. Это позволяет добавлять водород в защитный газ в количестве от 2 до 15%, обеспечивая больший нагрев дуги и лучшее проплавление. Количество водорода для ручной сварки обычно ограничивается до 5%, а более высокие концентрации ограничиваются автоматизированным процессом, таким как орбитальная GTAW. Водород нельзя использовать в качестве компонента защитного газа для ферритных, мартенситных или дуплексных нержавеющих сталей из-за риска растрескивания.

Азот

Азот — полезная добавка к защитному газу для дуплексных нержавеющих сталей, содержащих растворенный азот. Его добавляют для увеличения сопротивления точечной коррозии и в качестве стабилизатора аустенита для создания сбалансированной «дуплексной» микроструктуры в сварном шве, особенно для тонких материалов, которые охлаждаются слишком быстро, чтобы образовалось достаточное количество аустенита. Азот можно добавлять как в сварочный, так и в продувочный газ, чтобы предотвратить потери азота во время сварки.

---

В этой статье рассматриваются газы для активной стороны сварного шва. При сварке трубы или трубы, нормально подавать инертный газ, такой как аргон или азот, в трубу или трубу, чтобы поддерживать низкий уровень кислорода и минимизировать образование теплового оттенка до уровня бледной соломы. Обычно для этого требуется чувствительный кислородный измеритель или, возможно, ранее проверенные методы продувки. На толстых участках продувка должна продолжаться для всех проходов. Азотная продувка двойных корневых проходов улучшит коррозионную стойкость, но также может нарушить фазовый баланс.Добавки водорода использовались в продувочных газах как для аустенитных, так и для дуплексных сварных швов, чтобы минимизировать тепловые оттенки.

Защитные газы для сварки MIG

Основной функцией защитного газа при сварке GMAW является защита расплавленной сварочной ванны от атмосферного загрязнения. Эти загрязнения находятся в форме кислорода, азота и водорода, которые содержатся в атмосфере. Реакция этих элементов на сварочную ванну может создать множество проблем, включая пористость (отверстия в сварном шве) и чрезмерное разбрызгивание.Различные защитные газы также влияют на следующее:

1. Характеристики дуги
2. Режим переноса металла
3. Профиль проплавления и сварного шва
4. Скорость сварки
5. Тенденция к подрезанию
6. Очистка
7. Механические свойства наплавленного металла

Аргон, гелий, CO2 и кислород — наиболее распространенные защитные газы, используемые в процессе сварки MIG. Некоторые газы лучше других подходят для наиболее часто используемых основных материалов, будь то алюминий, углеродистая сталь или нержавеющая сталь.

CO2 и кислород являются химически активными газами, то есть они влияют на то, что происходит в сварочной ванне. Электроны этих газов вступают в реакцию со сварочной ванной, приобретая различные характеристики. Аргон и гелий — инертные газы, поэтому они не вступают в реакцию с основным материалом или сварочной ванной. Например, чистый CO2 обеспечивает очень глубокое проплавление сварного шва, что полезно для сварки толстого материала, однако 100% CO2 дает менее стабильную дугу и большее количество брызг и может использоваться только в режиме переноса металла с короткой дугой.Если качество и внешний вид шва важны, смесь аргона и CO2 может обеспечить стабильность дуги, контроль сварочной ванны и уменьшение разбрызгивания. В зависимости от свариваемого основного материала могут использоваться следующие газы и газовые смеси.

Алюминий

Для алюминия следует использовать 100% аргон. Смесь аргона и гелия хорошо работает, если вам требуется более глубокое проникновение или более высокая скорость движения.

Низкоуглеродистая сталь

Существует множество вариантов защитного газа, включая 100% CO2 или смесь CO2 / аргона.По мере того, как материал становится толще, добавление кислорода в газообразный аргон может помочь в проникновении.

Углеродистая сталь

Защитные газы, используемые для этой стали с более высоким содержанием углерода, хорошо работают со 100-процентным CO2 или смесью CO2 / аргона. Низколегированная сталь. Для этого материала хорошо подходит смесь 98% аргона и 2% кислорода.

Нержавеющая сталь

Аргон, смешанный с 2–5% CO2, является нормой. Если вам требуется очень низкое содержание углерода в сварном шве, используйте аргон с 1-2% кислорода.Для наилучшего соответствия цвета материала серии 300 также можно использовать смесь гелия / аргона / СО2.

Выбранный вами защитный газ может влиять на многие сварочные характеристики. Как только вы поймете, какие свойства наиболее важны для вашего приложения, вы сможете выбрать лучшую смесь для работы. Для выбора наилучшего варианта рекомендуется проконсультироваться с поставщиком газа или другими специалистами в области сварки.

Различные типы сварочных процессов

Сегодня существует множество видов сварочных услуг, которые используются как любителями, так и профессионалами.Учитывая универсальность и квалификацию, необходимые для сварочных работ, неудивительно, что сварщики должны проходить серьезную подготовку, чтобы стать квалифицированными в своем деле. Поскольку сварка относится к соединению металлических сплавов, важно увидеть, как сварщики используют для этой цели различные методы. Вот некоторые из различных типов сварочных процессов, используемых сегодня для нержавеющей стали и других металлических сплавов.

Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW)

Газовая дуговая сварка вольфрамом — это разновидность дуговой сварки с использованием неплавящегося вольфрамового электрода.Окисление не влияет на электрод или зону сварного шва через инертный защитный газ, особенно аргон или гелий, и присадочный металл. Когда используется гелий, это называется гелиарной сваркой, но процесс такой же. Сварочный источник постоянного тока обеспечивает электрическую энергию, которая проходит через дугу через ионизированный газ и пары металлов. GTAW обычно используется для нержавеющей стали, алюминия, магния и меди, поскольку сварщик может выполнять более прочные и качественные сварные швы.

Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW)

Дуговая сварка порошковой проволокой — это еще один тип дуговой сварки, при котором расходуемый трубчатый электрод, содержащий флюс, непрерывно подается через источник сварочного тока постоянного тока.Иногда используется внешний защитный газ, но не обязательно для завершения сварки. Сам флюс обеспечивает защиту, так как образует газообразный и жидкий шлак, который защищает его. Благодаря естественным защитным барьерам, высокой скорости сварки и портативности FCAW часто используется в строительных проектах. Первоначально разработанный как альтернатива дуговой сварке защищенным металлом, FCAW использует стержневые электроды, которые снижают многие ограничения, характерные для SMAW.

Дуговая сварка экранированных металлов (SMAW)

SMAW эффективен для процесса ручной дуговой сварки, в которой используются плавящиеся электроды, покрытые флюсом.Переменный или постоянный электрический ток от источника сварочного тока образует электрическую дугу между электродом и соединяемыми металлами. Это плавит электрод и заготовку, образуя расплавленный металл, который затем охлаждается и образует соединение. Затем флюсовое покрытие распадается, оставляя пары, которые действуют как защитный газ и образуют слой жидкого шлака, используемый для защиты от атмосферного загрязнения. Поскольку операции SMAW просты, но требуют относительно небольшого количества оборудования, они являются сегодня одним из самых популярных видов сварки, особенно в отраслях технического обслуживания и ремонта.С помощью этого метода можно использовать железо, нержавеющую сталь, алюминий, никель и медь.

Газовая дуговая сварка металлов (GMAW)

Дуговая сварка металлическим электродом в газовой среде — это процесс сварки, при котором возникает электрическая дуга между плавящимися электродами из проволоки MIG и металлами детали. Этот тип сварки нагревает металлы, заставляя их плавиться и соединяться. Защитный газ проходит через сварочную горелку и защищает от атмосферного загрязнения. Автоматическая или полуавтоматическая система постоянного тока использует четыре основных метода переноса для переноса металла: шаровидный, короткозамкнутый, распылительный и импульсный.Метод GMAW первоначально использовался для алюминия и цветных металлов, но в настоящее время он используется для сталей из-за короткого времени сварки и большей универсальности. Это наиболее распространенная форма промышленного процесса сварки, учитывая эти преимущества и возможность адаптации к роботизированной автоматизации. Тем не менее, отсутствие защитного экрана делает его непригодным для использования на открытом воздухе.

Лазерная сварка

Лазерная сварка — это новая технология, при которой лазеры соединяют детали из металла или термопласта.Луч действует как концентрированный источник тепла, что позволяет выполнять узкие и глубокие сварные швы с высокой скоростью сварки. Процессы лазерной сварки часто используются в больших объемах, особенно в автомобильной промышленности, где часто используется сварка с отверстием или проплавлением. Высокая удельная мощность приводит к уменьшению зон термического влияния и более высокой скорости нагрева и охлаждения. Размер пятна может варьироваться, а глубина проникновения пропорциональна количеству подаваемой мощности и зависит от местоположения точки фокусировки.Сварка лазерным лучом обычно используется для углеродистой стали, нержавеющей стали, алюминия и титана, но высокая скорость охлаждения может привести к растрескиванию.

Электронно-лучевая сварка (EBM)

Одним из видов сварки плавлением, отличающимся от других видов сварки, является электронно-лучевая сварка. В этом процессе используется пучок высокоскоростных электронов, применяемый для соединения двух материалов. Когда детали плавятся, кинетическая энергия при ударе преобразуется в тепло и соединяет материалы. Процессы обычно проходят в условиях вакуума, чтобы предотвратить рассеяние электронного луча.EBM обычно представляют собой тонкостенные компоненты, чтобы обеспечить идеальную точку контакта и предотвратить смещение во время сварки. Некоторые материалы, такие как цинк, кадмий, магний и любые неметаллы, не могут подвергаться процессам EBM с учетом их температур плавления. Кроме того, процесс EBM не может соединить два разнородных материала с разными составами сплава. Электронные лучи могут создать атмосферу с высоким вакуумом и локализовать нагрев в точной точке, если для луча напрямую доступна более низкая точка плавления.

Дуговая сварка под флюсом (SAW)

Сварка под флюсом — это обычный процесс, используемый при непрерывной подаче плавящегося твердого или трубчатого электрода и погружении расплавленного сварного шва и зоны дуги в плавкий флюс. Затем поток становится проводящим и обеспечивает пути прохождения тока между электродом и заготовкой. Поскольку толстый слой флюса покрывает расплавленный металл, он предотвращает брызги и искры. Он также подавляет интенсивное ультрафиолетовое излучение и пары. Процессы SAW обычно автоматические и механизированные, но существуют способы подачи флюса под давлением или самотеком, ограниченные положениями плоской или горизонтальной угловой сварки.Токи варьируются от 300 до 5000 А при использовании одного или нескольких электродов. Комбинации постоянного и переменного тока обычно используются для процессов SAW и других многоэлектродных систем.

В CMPI мы понимаем важность сварочных услуг ASME. для любой производственной системы. Независимо от причины, мы вам поможем. Мы обеспечиваем надежность наших продуктов и услуг для любой отрасли, от продуктов питания и напитков до фармацевтики, до производства резервуаров и емкостей.Вместо того, чтобы создавать продукт для продажи, мы хотим действовать как расширение вашего магазина. Поэтому, когда в дело вступают ваши сварочные конструкции, мы учитываем передовой опыт и соображения, которые соответствуют вашим конкретным потребностям. Позвоните нам сегодня, если у вас возникнут вопросы или проблемы, и мы будем рады ответить вам. В противном случае ознакомьтесь с нашими различными продуктами и услугами на нашем веб-сайте, чтобы узнать, какие из них подходят вам.

.