Разное 0 comments

Технология сварки металла: Технологии сварки металла | Способы сварочных соединений

Posted on By alexxlab

Содержание

Технология сварки металла инвертором

В мире существует большое количество способов сварки металлов, многие из них относятся к промышленным видам и требуют особых условий проведения. Но сейчас в продаже имеются недорогие современные инверторы, которые позволяют реализовать ранее недоступные методы сварки в домашних или дачных условиях. Для этого требуются определённые навыки, комплектующие, оборудование и знание технологии сварки металлов и сплавов или разнородных по составу заготовок. Мы расскажем о сварочных аппаратах инверторного типа, методах и режимах работы и необходимых расходных материалах.

Инверторное оборудование и методы сварки

Лёгкие, мощные и доступные инверторные аппараты побудили многих людей освоить технологию сварки металлов самостоятельно и с успехом применять полученные знания на практике. Сварочная проволока и электроды в большом ассортименте есть в наличии во многих специализированных магазинах, а в случае отсутствия необходимой марки можно сделать заказ или подобрать аналог. Необходимое дополнительное оборудование можно тоже приобрести, но нужно знать какой именно инвертор подойдёт для ваших целей, и какой метод работы позволит сваривать нужные детали.

Наиболее популярными видами аппаратов и методов сварки являются следующие:

  1. инверторная сварка ММА плавящимися покрытыми электродами переменным или постоянным током, используется для сварки сталей, чугуна, медных и алюминиевых сплавов;
  2. инверторы с режимом аргонодуговой сварки TIG тугоплавким вольфрамовым электродом в среде инертного газа, применяется для соединения заготовок различной толщины и состава, с ручной подачей сварочной проволоки в зону расплава;
  3. сварка MIG/MAG с полуавтоматической подачей сварочной проволоки через еврорукав в сварочную ванночку, в среде защитного или активного газа, позволяет сваривать оцинкованную и углеродистую сталь, медь, алюминий, титан и никель.

Наиболее доступными являются инверторы ММА, которые позволяют сваривать заготовки разного состава с применением покрытых электродов, но они не в полной мере защищают шов от агрессивного атмосферного кислорода. Более универсальным методом является TIG, который позволяет сваривать нержавеющую сталь и легко окисляющиеся сплавы алюминия и меди. Инверторы MIG/MAG включают в себя устройства автоматической подачи проволоки, которая и служит электродом, и имеют более широкий диапазон регулировки импульсного переменного тока.

Нужно помнить, что методы TIG, MIG и MAG требуют приобретения газового оборудования, горелок и еврорукавов разной конструкции.


Способы соединения металлов инверторной сваркой

Инверторные аппараты открывают широкие возможности для сваривания различных металлов, в том числе и разных по составу заготовок. Для осуществления этих операций необходимо подобрать силу тока, состав покрытия электродов или тип проволоки, а также полярность подключения постоянного напряжения. С применением защитных газов или смесей становится возможной сварка цветных металлов и сплавов. При этом необходимо производить тщательную очистку стыков от окисного слоя и загрязнений, а при толщине деталей более 6 мм снимать кромку под углом 60

о и проваривать стык в несколько проходов.

Пространственное положение заготовок подразумевает несколько типов соединения, каждое из которых может свариваться с определённым зазором, в зависимости от толщины и состава металла. Сварные соединения бывают следующих основных типов:

  • сварка встык может производиться с разделкой кромок при значительной толщине и часто требует двукратного прохода для устранения возможного появления трещиноватости в структуре шва или металла;
  • соединение внахлёст, обычно сваривается с двух сторон;
  • стык таврового типа может провариваться с одной или двух сторон сплошным или прерывистым швом;
  • угловое соединение с подготовкой кромок или без, шов может быть односторонним или двойным.

С применением инверторов можно осуществить все эти виды соединений, но особо хорошо они себя проявляют при сварке быстро окисляющихся цветных металлов. Работы можно проводить как с помощью сварочной проволоки, так и покрытыми электродами различного назначения. Покрытие электродов и состав проволоки обеспечивают стабилизацию сварки, рафинирование и легирование шва, а также шлаковую и газовую защиту сварочной ванночки.

Важно подбирать сварочную проволоку и электроды как можно ближе по составу к свариваемым материалам.

Технологические особенности инверторной сварки

Сварочный процесс начинается с подготовки рабочего места, инструмента и оборудования. Электродуговая сварка металла инвертором требует тщательного подбора электродов по составу близких к материалу заготовок, очистки стыков от оксидного слоя и загрязнений. Детали значительной толщины нуждаются в подогреве до 300−400

о С во избежание резкого перепада температур, а при сварке некоторых материалов необходимо менять полярность подключения аппарата или использовать импульсный высокочастотный переменный ток.

Более сложным является процесс аргонодуговой сварки, которая включает в себя газовые шланги, редукторы и баллоны для смеси, а также горелку с держателем вольфрамового электрода и форсункой подачи защитного газа. Но наиболее дорогим, хотя и эффективным, является полуавтоматический MIG/MAG метод сваривания заготовок разного химического состава.

Мы рассмотрим последовательность работы методом TIG, как наиболее популярном, которая состоит из следующих операций:

  • к инвертору следует подключить кабель массы и шланг с горелкой и вольфрамовым электродом, который должен выступать на 4−6 мм от сопла;
  • затем к аппарату подключается шланг подачи аргона или смеси инертных газов;
  • другой конец шланга подключается к манометру и редукторам газовых баллонов;
  • расход газовой смеси должен быть выставлен от 6 до 10 л/мин в зависимости от сварочного тока и толщины заготовок;
  • сварочная проволока, соответствующая по составу свариваемым деталям, подаётся вручную в сварочную ванночку после розжига дуги;
  • затем включаем инвертор в режиме TIG и, надев маску, подбираем сварочный ток, соответствующий толщине металла;
  • при нажатии кнопки старта на горелке, сначала поступает защитный газ, а затем импульсный ток, облегчающий розжиг дуги;
  • после получения сварочной ванночки в неё можно подавать проволоку плавными движениями.

Важно выбрать сварочный ток, соответствующий материалу и толщине заготовок, а при необходимости выполнять несколько проходов с предварительной подготовкой кромок.


Итоги

Освоить инверторную сварку несложно, поскольку аппараты аргонодугового метода не очень дороги и выпускаются в варианте MMA+TIG. Это даёт возможность проводить электродуговую сварку покрытыми электродами и работу вольфрамовыми электродами в среде защитных газов. Необходимо лишь приобрести нужное оборудование и ваши возможности существенно расширятся.

Особенности сварки металла — технология, виды, последовательность

Сварка металла – операция соединения материалов путем искусственного создания устойчивых межатомных связей. Технологический процесс направлен на соединение однородных и разнородным металлов, а также их сплавов. Сварка – механизированный процесс, с эффективностью порядка 95%.

Отличия работы с тонким и толстым металлом
Тонколистовой металл (до 5 мм толщиной) сваривают инвенторным сварочным аппаратом. Данный способ позволяет качественно и без температурной деформации получить желаемый результат. Основная проблема этого метода – опасность прожига. Тем не менее эффективность сварки инвертором составляет 80-90%. Толщина металла для получения сварного шва от 1,5 мм до 15 мм (в отдельных случаях и более). Для толстого металла используют электродуговую и электрошлаковую сварку. Метод отличается высокой производительностью и не требует дорогостоящих расходных материалов. Толщина металла от 30-60 мм, 90-120 мм, 180-200 мм. Сварка тонкого металла с толстым возможна импульсной аргоновой сваркой.

Особенности сварки электродами
Сварочные электроды – главный расходный материал для создания шва. Расплавляясь, они образовывают устойчивую молекулярную связь, поэтому для каждой сварки подбирается индивидуальный электрод, соответствующий технологическому процессу.
Классификация электродов:
  • • неметаллические из угля или графита;
  • • металлические – лантанированные, которые не плавятся в процессе сварки;
  • • металлические с плавящимся покрытием, наиболее распространенный вид. Сюда входят электроды из бронзы, чугуна, меди, алюминия и прочие.
Электроды применяют для сварки низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей.

Виды сварочных работ
На сегодняшний день в мире существует порядка сотни разнообразных технологий сварки, который классифицируются по виду защиты, непрерывности и степени воздействия, состоянию свариваемых металлов. Классификация по состоянию свариваемых металлов в свою очередь подразделяется на:
  • • сварку плаванием: электродуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, газопламенная, лазерная;
  • • сварку давлением: ультразвуковая, холодная, сварка тернием и взрывом;
  • • термомеханическая сварка: кузнечная, газопрессовая, электрическая, диффузионная, контрактная и рельефная.

Технология сварки металла

Сварку используют для создания прочного соединения различных элементов из твёрдых материалов. Процесс основан на силе межатомного сцепления с применением нагрева, либо без него. Эта сила, которая соединяет отдельные элементарные частицы, объясняется взаимодействием электронных оболочек атомов, из которых состоят твёрдые и жидкие материалы.

Отдельные элементы твёрдых материалов соединяются именно за счёт силы межатомного сцепления при помощи сварки. Для этого необходимо приблизить друг к другу атомы соединяемых частей на максимально возможное расстояние (примерно один атомный радиус). После этого начинают действовать силы сцепления, активируется взаимодействие электронных оболочек атомов.

Дуговая сварка

Зажигание дуги

Электрическая дуга

Точечная сварка

Электронно-лучевая сварка

Аргонодуговая сварка

Термитная сварка

Холодная сварка

 

Сварка – один из наиболее важных технологических процессов в промышленности. Эта технология подразумевает использование знаний в разнообразных областях современной науки. Она применяется: в гаражах и автомастерских; на промышленном производстве всех типов; при подводных работах; при работе в космосе.

Практически любой механизм или устройство, который человек использует в повседневной жизни, изготовлены с использованием сварки. Это относится и к бытовым приборам, и к кухонной технике, и к автомобилям.

Эффективное функционирование и само существование целых индустрий производства зависит от сварки. Например, невозможно представить сельскохозяйственные работы без тракторов и уборочных машин, современное строительство – без автокранов и спецтехники, горнодобывающий комплекс – без буров и трубопроводов, транспортировку без железных дорог, автомобилей, кораблей и самолётов.

История развития сварочных технологий

Простейшие технологические приёмы сварочного метода соединения зародились ещё в древние времена. Например, в бронзовом веке появились некоторые простейшие методы спайки металлов. Одна из древнейших технологий получения железа была основана именно на сварке. Он заключался в получении качественного, монолитного, твёрдого куска стали из губчатого и рыхлого первоначального продукта.

На заре технологического развития человечества методы сварки практически не эволюционировали и долгое время оставались на допотопном уровне. Сложно выявить какие-либо серьёзные изменения приёмов и технологических способов сварки, а также развитие устройств и оборудования для проведения этого процесса. Серьёзный перелом в технологии произошёл на рубеже двадцатого века во время промышленной революции и повсеместной индустриализации.

Резкий скачок в развитии промышленного производства всех уровней и типов, изобретение новых машин, станков и оборудования, развитие научных технологий. Всё это дало возможность для появления принципиально новых и мощных средств для осуществления сварки металлов. Например, появились такие понятия, как термитные смеси, ацетиленокислородное пламя, дуговой разряд, электрические токи и прочее.

Последнее время практически каждые пару лет осуществляются новые технологические и научные открытия, которые способствуют развитию сварочного метода соединения металлов. На протяжении последних двух десятков лет для развития этого метода было сделано много больше, чем за все предыдущие тысячелетия. Конечно, основные принципы сварки были заложены ещё в глубокой древности, но те методы, которые мы используем сейчас, были изобретены всего пару десятилетий назад. Поэтому сварочную отрасль по праву можно назвать одной из самых молодых и перспективных в технологическом плане.

 

 

 

Технология сварки листового металла ручной дуговой сваркой

Изм. Лист Введение Сфера применения листового металла очень широка и включает в себя изготовление деталей и изделий, кораблестроении, используемых в несущих элементах конструкций: балок, резервуаров, мостов, зданий. Для ведения сварки листового металла требуется достаточно большой практический опыт, позволяющий правильно выбрать ток, при котором ведется сварка, скорость подачи электрода и длину сварной дуги. Особенно при сварке тонколистового металла так как любое неосторожное движение электродом может повлечь прожог сквозного отверстия в металле сквозного отверстия и приводя лист металла в непригодность для дальнейшего использования. Так же при излишней длине дуги приводит к недостаточно высокому качеству сварного шва. Таким образом, ручная сварка листового металла – процесс достаточно востребованный, но при этом обладающий своими тонкостями, учитывать которые необходимо для качественного выполнения работ. Изм. Лист 9. Сварка стыковых швов С ва р ка в н и ж н е м п о л о ж е н и и. 8. Прокалива ние электродов 7. Сборка деталей под сварку 6. Гибка листов 5. Разделка кромок под сварку. (выполняется только для металла толщиной более 3мм.) После довате льнос ть опера ций Сварочное оборудование, подкладные пластины. Печь для прокалки. Сварочное оборудовани е, прижимные механизмы, кондукторы, стенды. Листогибочн ое оборудовани е (станки). Фрезерные, продольностр огательные и кромкострогал ьные станки, шлифовальная машинка Обору дован ие и инстр умент Сварной шов выполняют с небольшим усилением. Изделие сваривают с двух сторон наплавкой валика вдоль стыка с небольшим расширением в стороны. После проварки соединения с одной стороны, изделие переворачивают, производят очистку от наплывов и шлака и сваривают с обратной стороны. Прокалка электродов хранившие ся более 3 месяцев или 5 дней на раб. месте, так же при высокой пористост и швов. Выбор температу ры прокалки и времени прокалива ния зависит от диаметра и марки электрода. Сборка деталей под сварку производитс я в соответствии с проектом, прихватками или дополнитель ными приспособле ниями, которые не должны препятствова ть выполнению сварочного процесса. Холодную гибку применяют к листам с подготовлен ными кромками и проделанны ми отверстиями необходимы ми по проекту. В случае горячей гибки подготовка кромок производитс я следующим этапом после гибки. С помощью соответственн ого оборудования выполняется разделка кромок в зависимости типа соединения ( табл.2), после разделке в завершение проводится механическая обработка Спосо б произ водств а 11. Сварка вертикальных швов. Сва рка в верт ика льн ом пол оже нии 10.Сварка угловых швов. 9. Сварка стыковых швов После довате льност ь опера ций Сварочное оборудование. Сварочное оборудование. Сварочное оборудование, подкладные пластины. Обору дован ие и инстр умент Сварка вертикальных швов производиться снизу-вверх или сверху вниз. Предпочтительно вести сварку снизу-вверх, как можно более короткой дугой. Это позволяет обеспечить более качественные характеристики шва нежели при сварке «на спуск». Сварку угловых швов в нижнем положении рекомендуется производить «в лодочку». Если сварное соединение невозможно установить в данное положение, то при выполнении сварки внимательно следят за проваром корня шва и проплавить свариваемые кромки. провар с поверхности нижней кромки, а затем, через разделку, переходить на вертикальную кромку. При выполнении многослойного шва, первый валик накладывают электродом, диаметром 3-4мм.После наплавления предыдущего валика производят зачистку и наплавление следующего. Сварку стыковых швов при толщине свариваемого металла мене 8мм, допускается выполнять одним слоем за один проход. Если толщина превышает 8мм, сварка металла выполняется в несколько слоёв. При этом, необходимо первый слой выполняют высотой 3-5мм, электродом диаметра 3-4мм. Для выполнения последующих слоёв выбирают электроды диаметром 4-5мм. До выполнения очередного слоя, разделку кромок очищают от шлака. Спосо б произ водств а 17. Исправ ление 16. Провер ка на 15. Отд елен 14. Сварка потолочных швов. Св ар ка 13. Сварка угловых швов. 12. Сварка стыковых швов Св ар ка После довате льнос выявле нных дефект ов наличи е дефект ов ие шла ка от шва. в по то ло чн ом по ло же ни и. в го ри зо нт ал ьн ом по ло же ни и. ть опера ций Свароч ное оборуд ование. Дефект оскопи ческое оборуд ование Мол оток шла коот дели тель Сварочное оборудование. Сварочное оборудован ие. Сварочное оборудование. Обору дован ие и инстр умент Обнару женные дефект ны исправ ляются. Провер ка на наличи е дефект ов с помощь ю доступ ного дефект оскопи ческого оборуд ования Зачи стка шва от шла ка мол отко м- шла коот дели теле м. Сварку в потолочном положении рекомендуется выполнять, периодически замыкая электрод на свариваемый металл, позволяя металлу частично кристаллизоватьс я. Сварку выполняют как можно более короткой дугой, электродами с тугоплавким покрытием Сварка угловых швов в горизонтал ьном положении близка к сварке в нижнем положении. Начинают провар с нижней кромки, переходя на верхнюю и обратно. При стыковой сварке в горизонтально м положении, зачастую разделывают только верхнюю кромку. При этом нижняя кромка препятствует стеканию жидкого металла. Сварку производят зажигая дугу на нижней кромке затем перемещая на верхнюю кромку и обратно. Спосо б произ водств а Двусторонний ты Со скосом кромки Односторонний й С с. ААА Двусторонний 7 С криволинейным скосом кромки Й С АА С симметричными 77 | скосами кромки й 7 $ \ С симметричными р? криволинейными Й скосами кромки и А Нахлёсточное Без скоса кромок Односторонний 277777] О Я Двусторонний 2 Раздел 2. ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ. Изм. Лист Сварку листового металла осуществляют с помощью оборудования сварочного поста в состав которого входят: сварочный преобразователь, выпрямитель или трансформатор; электрододержатели; кабели и сварочные провода; пусковая аппаратура; сварочная маска или щиток и комплект светофильтров, а также комплект инструментов для обработки металла. Сварочный пост существует двух типов: стационарный и передвижной. Стационарные посты располагаются в цеху и предназначены для работы с деталями небольшого размера, поскольку рабочая поверхность сварочных столов зачастую ограничена. Стационарный сварочный пост должен быть изготовлен из негорючих материалов, поэтому ширмы делают из полимеров, а каркасы — из металла. Высота самой кабина должна быть не менее 2 метров. Внутренние стенки кабины покрываются огнеупорным составом, не поддерживающим горение. На каждом стационарном посту есть не только оборудование, но и сварочный стол. Его размеры обуславливаются характером работ. Если сварка производится в сидячем положении, то высота стола должна быть около 60-70 см. Если в стоячем — от 85 и выше. Размер рабочей поверхности стола должен быть не менее 100х100 см. Обязательным требованием является вентиляция, она может быть естественной или принудительной. Предпочтительней использование принудительной вентиляции, так как обеспечивает лучший забор сварочного аэрозоля, оказывающего негативное воздействие на здоровье сварщика. Сварочный пост предполагает использование резинового коврика или специального кресла, не проводящего ток. Так же сварочный пост оснащают рубильником для включения или выключения подачи тока. Стационарный сварочный пост ручной дуговой сварки: 1 — источник сварочного тока, 2 — стол для электродов, 3 — ящик для инструмента, 4 — рубильник, 5, 6 — вытяжная камера, 7 — электрододержатель, 8 — стул сварщика Передвижные посты могут быть как внутри цеха, так и на улице. Изм. Лист

Ручная сварка тонколистовой стали

Наименьшая толщина листовой стали, при которой можно с известным успехом применять дуговую электросварку металлическим электродом, равна 1,5 мм. Сварка листов толщиной 3 мм не представляет затруднений и выполняется распространенными электродами с покрытием типа ОММ-5, ЦМ-7, УОНИ-13/45 и другими.

Для сварки тонких листов лучше применять постоянный ток при обратной полярности (минус на детали).

Сварка тонких листов производится электродами диаметром 2—3 мм. Слой покрытия должен быть тонким и содержать элементы, способствующие устойчивому горению дуги, так как сварка ведется на малых токах (20—60 а).

Сварка на переменном токе возможна с применением осцилляторов или специальных трансформаторов с повышенным до 80 в напряжением холостого хода.

Таблица 52.Режимы сварки тонколистовой малоуглеродистой стали

 

Сварка в стык

Сварка внахлестку и в тавр

Толщина в мм

d электрода в мм

сила тока в а

d электрода в мм

сила тока в а

1,5

2

30— 50

2,5

40—75

2,0

2,5

45— 70

2,8—3,0

50—85

3,0

3,0

70—100

3,0—4,0

80—135

4,0

3,0—4,0

90—130

4,0

100—150

5

4,0

115—160

4—5

150—190

В табл. 52 даны режимы сварки тонких листов из малоуглеродистой стали.

Сварка тонких листов производится с периодическими замыканиями дуги через расплавленные капли, переходящие с электрода. Основной металл при этом расплавляется на всю толщину и с нижней стороны шва получается небольшой протек. Рекомендуется при сварке стыковых швов применять различного рода теплоотводящие и удерживающие подкладки. Они значительно улучшают качество сварки.

Сварочные посты, предназначенные для сварки тонкостенных изделий, оборудуются электрододержателем с гибким проводом небольшого сечения, облегчающим свободу манипулирования электродом, что очень важно при сварке тонкого материала.

Новая технология сварки — Энергетика и промышленность России — № 2 (18) февраль 2002 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 2 (18) февраль 2002 года

При изготовлении сварных конструкций из алюминиевых сплавов в аэрокосмической технике наибольшее распространение получил способ дуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом на переменном токе в защитном газе аргоне.

Этот способ обладает целым рядом преимуществ. Прежде всего это надежная защита свариваемого металла от взаимодействия с воздушной атмосферой.

Однако он имеет и ряд существенных недостатков, в том числе — малую проплавляющую способность дуги и незначительную подвижность жидкого металла сварочной ванны. Это снижает скорость протекания диффузионных процессов вблизи фронта кристаллизации и способствует возникновению значительной химической неоднородности металла шва и границы сплавления, а следовательно, снижению механических свойств сварных соединений. Кроме того, при аргонодуговой сварке происходит значительное испарение легколетучих легирующих элементов сплавов: лития, магния, скандия, что также приводит к снижению прочности шва.

С применением импульсного тока не происходит существенного изменения гидродинамических процессов, протекающих в сварочной ванне, и снижения испарения легколетучих легирующих элементов сплавов. Использование в качестве защитных газов гелия или смесей аргона с гелием приводит, преимущественно, к увеличению ширины шва, размеров первичного зерна и количества паров компонентов алюминиевых сплавов.

В целях устранения недостатков, присущих традиционным методам сварки, разработан, исследован и получил применение в промышленности новый экономичный способ газоэлектрической сварки неплавящимся электродом с дискретно-попеременной подачей по заданной программе двух защитных газов — аргона и гелия — в зону сварочной дуги. Вследствие разности потенциалов ионизации аргона и гелия и периодического изменения состава защитной газовой атмосферы изменяются температура столба дуги и активных пятен, электрические и газодинамические параметры сварочной дуги, а также гидродинамические характеристики процессов, протекающих в сварочной ванне.

Как показали исследования, значения сварочного тока и напряжения на дуге периодически изменяются, а именно: при поступлении аргона в дуговой промежуток происходит увеличение тока при одновременном снижении напряжения на дуге, а при поступлении гелия, наоборот, при снижении сварочного тока напряжение увеличивается. При этом величину энергетических параметров дуги можно изменять в широких пределах в зависимости от расхода и дискретности подачи защитных газов.

Для получения требуемой глубины и площади проплавления погонная энергия может быть снижена не менее чем на 20 %. Это преимущество обусловлено изменением температуры сварочной ванны при изменении состава защитной среды. А именно: при поступлении порции аргона расплавленный металл сварочной ванны имеет более низкую температуру, чем при поступлении в зону дуги порции гелия. Температура жидкого металла сварочной ванны колеблется с частотой изменения защитной среды. Не происходит чрезмерной сосредоточенности дугового разряда в активных пятнах вследствие сравнительно малого изменения энергетических параметров режима сварки и размеров активных пятен.

Периодические изменения состава защитного газа и параметров режима сварки вследствие изменения потенциала ионизации дугового промежутка приводят к периодическому изменению сил поверхностного натяжения расплавленного металла, газодинамического давления сварочной дуги, температуры жидкого металла сварочной ванны, а также изменению скорости протекания диффузионных процессов. Что, в свою очередь, обеспечивает значительное уменьшение испарения легирующих элементов сплавов и химической неоднородности металла шва и зоны сплавления, снижение количества вредных аэрозолей. Такие преимущества нового способа сварки позволяют получить мелкозернистую структуру шва, улучшить форму шва и, тем самым, снизить уровень остаточных сварочных напряжений, уменьшить деформацию сварных конструкций, а также повысить производительность процесса сварки.

Способ сварки с дискретно-попеременной подачей аргона и гелия — наиболее эффективный способ измельчения структуры металла шва и достаточно простой по осуществлению. Периодическая смена состава и давления защитного газа в области плавления и кристаллизации, приводящая к изменению состава защитных газов, потенциала ионизации и давления сварочной дуги вследствие изменения величины сварочного тока, сил поверхностного натяжения жидкого металла сварочной ванны, введения кратковременных импульсов тепла и увеличения подвижности расплавленного металла, обеспечивает получение мелкозернистой структуры.

Новый способ сварки с периодическим изменением состава защитного газа способствует уменьшению сил поверхностного натяжения расплавленного металла, повышению его подвижности, снижению вероятности образования пористости. Результаты измерений по методике гидростатического взвешивания свидетельствуют о значительном повышении плотности металла швов, получаемых способом с дискретно-попеременной подачей аргона и гелия.

Производительность процесса сварки, а также прочность и пластичность сварных соединений повышаются на 30-50% по сравнению с существующими технологиями сварки.

Улучшаются и санитарно-гигиенические условия работы сварщиков и обслуживающего персонала вследствие значительного сокращения выделений вредных аэрозолей и озона. При сварке алюминиевых сплавов, легированных литием и скандием, не требуется применения специальных мер защиты для обеспечения безопасной работы.

Электросварочные работы — технология, техника сварки, инструмент электросварщика

Сваркой называется неразъемное соединение двух или более деталей, с помощью электрического тока присадочного материала (электрод). Широкое применение получила ручная дуговая сварка из-за своей простоты и доступности применения.

Электросварка – это ведущий вид сварки в нашей промышленности. Первым кто применил сварочную технологию для сварки металла был русский изобретатель Н.Н. Бенардос. На протяжении многих десятилетий сварку улучшали и совершенствовали, пока она прочно не вошла в нашу промышленность.

Электрический ток для сварки вырабатывается сварочным трансформатором, который служит для преобразования высокого напряжения эл. сети (220в – 380в) в низкое напряжение вторичной эл. цепи. Кроме трансформатора для сварки металла требуется присадочный материал или электроды.

Электроды состоят из металлического стержня, предназначенного для проведения эл. тока и формирования сварочного шва, и обмазки предназначенной для защиты шва от воздействий окружающей среды, стабильного горения дуги раскисления расплавленного металла сварочной ванны, легирование металла, для связывания составляющих покрытия и образования шлака, который должен обладать определёнными физико-химическими данными. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металла, катета шва, положения шва в пространстве.

Сила тока в основном зависит от диаметра электрода, но также от длины его рабочей части, состава покрытия, положения сварки. Чем больше ток, тем больше производительность. Однако при чрезмерном токе для данного диаметра электрода электрод быстро перегревается выше допустимого предела. Что приводит к снижению качества шва и повышенному разбрызгиванию. При недостаточном токе дуга неустойчива, часто обрывается, в шве могут быть непроварены.

Инструмент и принадлежности при сварочных работах

При сварочных работах сварщик пользуется специальным инструментом и принадлежностями.

Инструмент сварщика:
  1. Электрододержатель от которого зависит производительность и безопасность труда. Электрододержатель должен быть лёгким (не более 0,5 кг) и удобный в обращении.
  2. Щиток или маска применяется для предохранения глаз и кожи лица сварщика от вредного влияния инфракрасного излучения и брызг металла.
  3. Сварочные провода, по которым ток от силовой сети подводится к сварочному аппарату, от сварочных аппаратов к местам работы сварочный ток поступает по гибкому проводу марки ПРГ, АПР, или ПРГД с резиновой изоляцией.
Принадлежности сварщика:
  • стальная щётка, применяемая для зачистки металла от грязи, ржавчины перед сваркой и шлака после сварки.
  • молоток с заострённым концом для отбивки шлака со сварочных швов.
  • зубило для вырубки дефектных мест сварного шва.
  • для замера геометрического размеров швов, сварщику выдают набор шаблонов. Также сварщик пользуется некоторыми измерительными инструментами (линейка, рулетка). Для проверки углов используется угольник.

Наряду с инструментами и принадлежностями сварщик не может обойтись без спецодежды (сварочная роба и брезентовые рукавицы).

Техника сварки

Дуга может возбуждаться двумя приёмами: касанием впритык и отводом перпендикулярно вверх или “чирканьем” электродом как спичкой. Второй способ удобнее, но неприемлем в узких и неудобных местах. В процессе сварки необходимо поддерживать определённую длину дуги, которая зависит от марки и диаметра электрода.

Длина дуги оказывает существенное влияние на качество сварного шва и его геометрическую форму. Длинная дуга способствует более интенсивному окислению и азотированию расплавляемого металла, увеличивает разбрызгивание, а при сварке электродами основного типа приводит к пористости металла.

Обеспечение нормативных требований по технологии и технике сварки — основное условие получения качественных сварных швов. Отклонения размеров и формы сварного шва от проектных чаще всего наблюдаются в угловых швах и связаны с нарушением режимов сварки, неправильной подготовкой кромок под сварку, неравномерной скоростью сварки, а также с несвоевременным контрольным обмером шва.

  • Непроваром называют местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами, между металлом шва и основным металлом или отдельными слоями шва при многослойной сварке. Непровар уменьшает сечение шва и вызывает концентрацию напряжений, поэтому может значительно снизить прочность конструкции.
    Непровар в корне шва в основном вызывается недостаточной силой тока или повышенной скоростью сварки, непровар кромки (несплавление кромки) — смещением электрода с оси стыка, а также блужданием дуги, непровар между слоями — плохой очисткой предыдущих слоёв, большим объёмом наплавляемого металла, натеканием расплавленного металла перед дугой.
  • Подрезом называют местное уменьшение толщины основного металла у границы шва. Подрез приводит к уменьшению сечения металла и резкой концентрации напряжений в тех случаях, когда он расположен перпендикулярно действующим рабочим напряжениям.
  • Наплывом называют натекание металла шва поверхность основного металла без сплавления с ним.
  • Прожогом называют полость в шве, образовавшуюся в результате вытекания сварочной ванны, является недопустимым дефектом сварного соединения.
  • Кратером называют не заваренное углубление, образующееся после обрыва дуги в конце шва. В кратере, как правило, образуются усадочные рыхлости, часто переходящие в трещины.
  • Ожогами называют небольшие участки подвергшегося расплавлению металла на основном металле вне сварного шва.

Подрезы, натёки, наплывы, прожиги, не заваренные кратеры, оставшиеся после сварки шлак и брызги, оплавление кромок (в угловых швах) вызываются преимущественно чрезмерной силой тока и напряжения на дуге, большим диаметром электродов, неправильными манипуляциями электродом, низкой квалификацией или небрежностью сварщика. Все дефекты отрицательно влияют на качество изделий, поэтому необходимо не допускать их возникновения, а для этого следует соблюдать технологию сварки.

При сварочных работах в металле могут возникать напряжения деформации, которые вызываются различными причинами. К неизбежным причинам, без которых процесс обработки происходить не может, относятся неравномерный нагрев, кристаллизационная усадка швов, структурные изменения металла шва и околошовной зоны и т.д. К сопутствующим причинам относятся: неправильное решение конструкции сварных узлов.

Методы борьбы с напряжениями и деформациями самые различные и многообразные, самыми распространёнными являются такие методы как уравновешивание деформации, жёсткое закрепление, общий отжиг сварного изделия, механические и термические правки конструкции после сварки. Но лучше всего свести напряжения и деформации к минимуму, а для этого следует точно соблюдать технологию сварки.

Все дефекты отрицательно влияют на качество изделий, поэтому необходимо не допускать их возникновения, а для этого следует соблюдать технологию сварки.

 

Вернуться в раздел сварочные работы

Современная упрощенная технология сварки, разработанная для повышения эффективности сварки

Рисунок 1
Некоторые источники сварочного тока рассчитаны на простую настройку всего за несколько шагов. Благодаря доступным технологиям операторы могут просто вводить толщину свариваемого материала, а аппарат автоматически устанавливает правильное напряжение и скорость подачи проволоки.

Источники сварочного тока эволюционируют из тяжелых аналоговых аппаратов с ручками для подключения, которые раньше преобладали в индустриальной сфере.Сегодняшние источники энергии — это более легкие и мощные машины с цифровыми экранами. Благодаря таким функциям, как упрощенные интерфейсы и автоматическая настройка параметров, операторы становятся проще, чем когда-либо, в использовании.

Это хорошая новость, поскольку отрасль борется с нехваткой квалифицированных сварщиков, и многие компании ищут способы повысить производительность и добиться большего с меньшим количеством рабочих. Когда источник питания обеспечивает большую простоту использования и улучшенное управление дугой, сварщикам с разным уровнем подготовки становится проще производить высококачественные сварные швы и уменьшать количество ошибок.

По мере того, как машины становятся проще в использовании снаружи, их упрощенные интерфейсы и улучшенное качество дуги обусловлены все более совершенными внутренними технологиями. Инвестиции в источники питания, призванные помочь сварщикам легко устанавливать правильные параметры, могут помочь компаниям сэкономить время и деньги на обучении и переделках.

Развитие технологий сварки

По мере развития всех технологий — от сотовых телефонов до телевизоров — источники сварочного тока также развиваются, поскольку инновации приводят к созданию более интеллектуального оборудования с расширенными возможностями.Во многих случаях эти источники питания даже обеспечивают большие возможности в меньших и более легких корпусах. Эти достижения в области сварочных технологий помогают решить несколько задач отрасли:

Опытные сварщики покидают штат . По мере того как более опытные сварщики достигают пенсионного возраста, их место занимают более молодые сварщики, и у них другие ожидания в отношении своей рабочей среды. Они рассчитывают использовать источники сварочного тока, которые в большей степени отражают окружающие их технологии, например смартфоны.Производственные цеха, использующие эту передовую сварочную технологию, могут заинтересовать молодых сварщиков и научить их работать быстрее, чем сварщики предыдущего поколения, которым приходилось полагаться на свои собственные навыки, а не на технологии.

Стремление к повышению производительности продолжается . Усиление конкуренции вынуждает многие компании увеличивать объемы производства и производительность при сохранении или снижении затрат. Вот почему передовые процессы, такие как сварка металлическим электродом в импульсном газе (GMAW-P), используются все чаще.GMAW-P — это модифицированный процесс распыления, при котором источник питания переключается между высоким пиковым током или напряжением и низким фоновым током или напряжением от 30 до 400 раз в секунду. Во время этого переключения пиковый ток сжимает каплю проволоки и толкает ее к сварному шву. В то же время фоновый ток поддерживает дугу, но производит настолько низкое тепловложение, что передача металла невозможна, что позволяет сварочной ванне слегка замерзнуть и помогает предотвратить прожог. Это действие отличается от традиционного процесса распыления, при котором крошечные капли расплавленного металла непрерывно переносятся в сварное соединение.Из-за этой активности дуги GMAW-P снижает потребность в очистке после сварки по сравнению с более традиционным GMAW с постоянным напряжением.

Старые источники сварочного тока часто требуют дополнительных действий и усилий для настройки импульсной сварки; новые аппараты предназначены для упрощения импульсного процесса сварки. Это позволяет большему количеству компаний внедрять передовые процессы даже с менее опытными сварщиками.

Другие производители работают с тонкими материалами . В различных отраслях промышленности многие производители переходят на использование более легких и тонких материалов, которые по-прежнему обеспечивают необходимую прочность.Это еще один фактор, побуждающий все больше компаний использовать передовые процессы, такие как импульсная сварка, которые вводят меньше тепла в материал, уменьшая вероятность прожога и деформации более тонких металлов.

Что означает «упрощенное»?

Одно дело сказать, что современный источник сварочного тока «упрощен» по сравнению со старой технологией, но что это на самом деле означает? Давай пройдемся через это.

Настройка машины . Некоторые производители поставляют все оборудование и аксессуары, необходимые для начала сварки, включая источник питания, механизм подачи проволоки, сварочные и контрольные кабели, регулятор потока газа и пистолет GMAW, в одном пакете, чтобы значительно сократить время настройки.Иногда большая часть оборудования также собирается заранее. Это упрощает подготовку аппарата к сварке.

Рисунок 2
Многие новые источники сварочного тока используют цифровые экраны с простыми кнопками. Это экономит время на настройку и регулировку процессов и упрощает установку правильных параметров для получения высококачественных сварных швов.

Взаимодействие с машиной . Новые источники сварочного тока часто предназначены для легкой настройки всего за несколько шагов.При использовании некоторых технологий операторы могут просто выбирать толщину свариваемого материала, а все остальные параметры устанавливаются автоматически. Если один из параметров регулируется, машина автоматически регулирует и другие. Отсутствие необходимости вручную настраивать напряжение и скорость подачи проволоки помогает ускорить настройку и упростить работу. С точки зрения контроля качества это гарантирует использование правильных параметров.

Обычно при использовании сложных процессов сварщик должен вводить больше информации для получения хорошей дуги.На некоторых источниках питания можно настроить десятки параметров для точной настройки качества дуги и управления лужей при импульсной сварке. Это усложняет процесс.

Возьмем, к примеру, процесс GMAW-P. Большинство новичков в этом процессе предполагают, что длина дуги равна напряжению. Однако при этом процессе длина дуги зависит от напряжения, но фактическое число может быть произвольным. Источник питания может иметь шкалу от -10 до 10, а 0 — это отправная точка, обычно для сварщика, чтобы сделать настройки.Если сварщик хочет отрегулировать мощность, он устанавливает значение параметра ниже 0 для меньшей мощности и выше 0 для большей мощности. Этой регулировки избегают современные источники питания, которые принимают решение за сварщика; программа GMAW-P предоставляет определенные атрибуты с помощью простой настройки управления.

Упрощенный интерфейс помогает устранить подобные сложности при использовании расширенных процессов. Когда в интерфейсе используется всего несколько кнопок и нет скрытых меню, менее опытным сварщикам легче вводить дополнительные параметры, необходимые для достижения успеха.

Ускорение связи . Импульсная сварка не нова, но со временем она стала более надежной и простой в использовании по мере развития процесса и используемых для него источников питания.

Одна из причин этого — технология, используемая для соединения источника питания и механизма подачи проволоки. Предыдущая аналоговая технология, которая позволяла сварщику и подающему устройству обмениваться данными, была ограниченной и медленной, а современные процессы требуют высокоскоростной связи. Импульсная сварочная дуга измеряется в миллисекундах, поскольку она реагирует и регулируется в зависимости от того, как оператор выполняет сварку, и условий сварного шва.Медленная связь между источником питания и фидером ограничивает качество импульсной дуги.

Высокоскоростная цифровая связь в современных источниках питания обеспечивает улучшенное качество дуги, поскольку обмен данными происходит почти мгновенно и дугу можно быстро изменить. Некоторые источники питания также имеют ручку управления дугой, позволяющую операторам точно настраивать дугу в соответствии со своими предпочтениями без изменения основных параметров.

Более быстрая цифровая связь также позволяет оператору контролировать параметры и получать обратную связь от механизма подачи проволоки — вместо того, чтобы возвращаться к источнику питания — для повышения производительности и качества сварки.

Кроме того, технологические усовершенствования привели к появлению более совершенных типов импульсных сварочных процессов, которые обеспечивают более щадящую дугу и более широкий рабочий диапазон по сравнению с обычным GMAW с постоянным напряжением. Это облегчает сварщикам любого уровня подготовки выполнение высококачественных сварных швов.

Цифровой мониторинг сварного шва . Мониторинг сварочных данных также стал проще с новыми сварочными технологиями. Возможность собирать информацию в цифровом виде, а не вручную, помогает компаниям отслеживать и измерять производительность, качество и затраты.

Интеллектуальные инструменты сварки помогают выявлять потенциальные проблемы при сварке. Они могут повысить производительность и качество за счет подробного анализа времени зажигания дуги и обнаружения пропущенных или дефектных сварных швов. В результате сокращается объем переделок в сварочном цехе, и большее количество деталей быстрее выводится за дверь.

Поскольку источники сварочного тока с годами упрощались, возможности машин расширились. Эта комбинация особенно полезна, помогая менее опытным сварщикам выполнять высококачественные сварные швы — даже при использовании передовых процессов, таких как импульсная сварка, — чтобы их можно было обучить и быстрее приступить к работе.

Брайан Хаммерс — технический менеджер, Miller Electric Mfg. Co., 1635 W. Spencer St., P.O. Box 1079, Appleton, WI 54912-1079, 920-734-9821, www.millerwelds.com.

Сварочное оборудование | Общественный колледж Нью-Ривер

КУРСЫ ПО Сварочным технологиям NRCC:

Не знаете, какие курсы вам нужно пройти? Поговорите с академическим консультантом за помощью или посетите каталог и выберите свою программу обучения.