2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Методы сварки в среде защитных газов

Сварка в среде защитных газов

Обычная классическая электрическая сварка вместе с газовой очень долго являлась самым популярным методом соединения металлических деталей с помощью плавления. Однако технологии не стоят на месте, поэтому последние несколько десятилетий все сварщики все больше прибегают к альтернативным методам создания металлических конструкций. Отдельно стоит отметить сварку в среде защитных газов, эта разновидность была разработана в Советском Союзе в начале восьмидесятых годов прошлого столетия. Газы помогают обеспечить высокие характеристики прочности итогового результата, а также положительно влияют на внешний вид шва. Из-за своих преимуществ перед классическими видами сварки, эта получила достаточно большую область применения.

Как выполняется сварка в среде защитных газов?

Соединения деталей с применением газового облака основывается на обычной дуговой сварке. Электрическая дуга образуется при воздействии соединяемой детали с электродом. Отличается же данный метод сварки от обычного дугового тем, что в рабочей области сварщика создаётся небольшое защитное облако из газов (одного или нескольких). Задача облака заключается в том, чтобы ограждать место соединения от воздействия воздуха (азота, кислорода и т.д.), так как он негативно влияет на итоговые физические характеристики шва.

Благодаря использование данного облака шов получается химически чистым, то есть в его составе полностью отсутствуют компоненты, негативно влияющие на его прочность. Внешний вид шва практически идеален, его поверхность гладкая и не обладает никакими дефектами. Состав получается однородным. Своё название данный метод сварки получил за использование дуги – дуговая сварка в среде защитных газов.

Типы выполнения работ

Высокая популярность этого метода сварки, а также широкая область применения, обусловлена не только преимуществами перед классическими видами сварки, но и её универсальностью. Выполнить сварку в защитном газовом облаке можно несколькими различными способами. Помимо этого, этот метод можно применять как на производстве, так и в бытовых условиях. Для того чтобы сварить что-либо данным методом, не обязательно обладать огромным количеством опыта за плечами, достаточно иметь базовые понятия, которые без проблем можно найти в специализированной легкодоступной литературе. Сварка в среде защитных газов может выполняться тремя методами:

  • полностью автоматический способ – в этом типе все манипуляции выполняются без участия человеческого фактора;
  • полуавтоматика – процесс происходит под руководством сварщика, присадочные материалы поступают в рабочую область в автоматическом режиме;
  • механический способ – абсолютно все операции выполняет исключительно сварщик.

Газы, применяемые для создания защитного облака

Защитное облако может создаваться как из одного газа, так и из их смесей. Самыми распространёнными являются:

    • Инертные газы с одноатомной структурой. Они никак не взаимодействуют с соединяемыми деталями. Наиболее часто используемыми газами в данной категории являются аргон и гелий. Структура используемого газа строго контролируется государственным стандартом нашей страны. Если во время выполнения процесса сваривания соблюдается банальная стандартная техника безопасности, в этом случае газы никоим образом не влияют на человеческий организм и окружающую среду.
    • Активные газы, с двухатомным строением. В отличие от первого вида, вещества в данной категории, в процессе сварки взаимодействует с соединяемыми деталями, из-за этого выполнять сварку с их использованием необходимо только высококвалифицированному специалисту, так как они являются взрывоопасными. Самыми распространёнными двухатомными газами являются: углекислый газ, азот и водород.

  • Смеси нескольких газов. Чаще всего это аргон и ещё что-то. Важно учитывать, что смесь должна иметь строгое процентное соотношение, значения которого может варьироваться в зависимости от конкретного газа.

В домашних условиях самым распространённым подвидом является сварка с помощью аргона или же углекислого газа. Их популярность можно объяснить лёгкой доступностью, относительной простотой в использовании и свойствами, которые они придают сварочному шву. Другие же газы по отношению к этим обладают некоторыми преимуществами, но и их стоимость гораздо выше. Например, использования гелия позволит получить сварочный шов повышенного качества, а азот и водород требует тщательного подбора исходного материала, так как металлов, с которым они могут взаимодействовать достаточно много.

Типы защитного облака

Газ или смесь газов может по-разному подаваться в область работы сварщика. Классифицируют три способа:

  • Сварка в специализированной камере, в этом случае обеспечивается полная защищённость свариваемого металла. Чаще всего этот способ используются на больших производствах, так как в быту достаточно сложно создать нужные условия.
  • Под влиянием газа находится только сварочная область в ванне, обеспечивается эта защита с помощью местных камер.
  • Применения горелки с постоянным обдувом. Струйная защита является самой популярной, так как данный способ является самым удобным и доступным.

Если базироваться на основных физических явлениях, в этом случае дуговая сварка в среде защитных газов делится на две разновидности, а именно использовании либо плавящихся расходных материалов, либо нет.

Использования неплавящегося расходного материала. В этом случае электрод не используется в непосредственном создании шва, он является исключительно возбудителем сварочной дуги. Шов же создаётся с помощью присадочных материалов и кромок соединяемых деталей. Расход электродов объясняется воздействием высокого напряжения, под его влиянием расходный материал плавится или же испаряется. Данные электроды создаются из сплавов вольфрама и дополнительных веществ.

Другой же тип, заключается в плавлении электродов. В этом случае они становятся неотъемлемой частью шва. Электроды используются в качестве присадочной проволоки. Производятся они в соответствии с государственными стандартами или же металла, из которого создана свариваемая деталь.

Читать еще:  Чем утеплять трубы холодного водоснабжения для дома

Преимущества использования сварки в среде защитных газов

Использования данного метода сварки обладает рядом преимуществ над альтернативными способами соединения металлических деталей плавлением.

1. Сварная ванна, под влиянием газового облака, имеет большой уровень защиты.

2. Сварка в среде защитных газов происходит достаточно быстро, относительно других способов.

3. Весь процесс сварки полностью контролируемый.

4. Универсальность применения.

5. Высокий класс внешнего вида шва, нет необходимости выполнять зачистку после выполнения соединения.

6. Деформации различного рода, присущие дуговой сварке, сведены к минимуму.

7. Гладкая и ровная поверхность итогового шва.

Помимо всех вышеперечисленных качеств, сварка в среде защитных газов имеет и свою минусы использования. Конечно их не так много, можно выделить всего лишь два основных:

  • высокая стоимость всего необходимого оборудования;
  • высокие требования к работе, нужно контролировать защитное облако, чтобы оно не выветривалось и не подвергалось воздействию атмосферы.

В заключение

Чаще всего сварку в среде защитных газов используют в конструкциях, обладающих сложной структурой. Применение на автомобильной промышленности, создание трубопроводов и т.д. Защитное облако позволяет соединять как цветные, так и чёрные металлы. Причём детали не обязательно должны быть однородными. Данный метод сварки чаще всего используется в работе с нержавейкой, с титаном и алюминием. Важно знать, что каждый металл требует использования защитного облака, созданного из определённого газа.

Преимущества сварки в среде защитных газов

Среди самых эффективных способов сваривания металлов выделяется сварка в защитных газах. Специальные газы, поступающие в область сваривания, предотвращают поступление воздуха, который оказывает негативное влияние на свойства соединения материалов.

Благодаря этому сварные швы получаются чистыми (без шлака), герметичными (без пор) и соответствуют заданным характеристикам при соблюдении рекомендаций ГОСТ 14771-76.

Ручной способ и сваривание в камере

Проводимая на аппаратах полуавтоматического типа, ручная дуговая сварка в защитном газе бывает двух видов: локальная и общая в камере. Самая распространенной является локальная защита в струе инертного газа, который истекает из сопла сварочной горелки.

Местная защитная среда позволяет варить изделия любой сложности и любых габаритов, но не дает стопроцентной гарантии. Надежная защита обеспечивается только в зоне ламинарного потока газа, где возникает турбулентность, происходит захват воздуха и в этой области качество шва резко падает. Поэтому задача сварщика заключается еще и в расположении сварочной ванны в зоне ядра потока.

Организация нейтральной среды в камере обеспечивает стопроцентную защиту и позволяет получить сварной шов требуемого качества.

В камере создается избыточное давление, где размещаются свариваемые детали и аппарат для сварки с проволокой. В камерах обычно производят сварку металлов высокой химической активности, типа молибдена или титана.

Сварку в защитном газе можно проводить плавящимся электродом и с таким же успехом – неплавящимся.

Достоинства и слабые места процесса

К преимуществам работы в защитной газовой среде можно отнести следующее:

  • качество шва значительно лучше, чем при использовании обычной электродуговой сварки;
  • часть защитных газов имеют невысокую стоимость, но все же обеспечивают высочайшее качество шва;
  • освоение данной технологии сварки не представляет никаких трудностей для сварщиков имеющих опыт работы с другим технологическим оборудованием;
  • в защитных газах может производиться сварка как тонкостенных, так и толстостенных заготовок;
  • процесс сварки идет с высокой производительностью;
  • значительно упрощается работа с алюминием, цветными металлами и их сплавами, коррозионностойкой сталью;
  • технология сваривания в защитной среде легко поддается механизации и автоматизации.

Недостатки у данной технологии имеются, но не так существенны. Для работы на открытом воздухе требуются защитные экраны для предотвращения сдувания потока газа с области сваривания.

При сварке в закрытых помещениях должна быть вентиляция или обеспечено проветривание. Аргон, применяемый в сварочных работах, имеет высокую стоимость.

Какие газы применяют

Для защиты от воздействия воздуха применяют газ, которые условно разделяют на две группы инертные и химически активные.

Инертные газы всем хорошо известны – аргон, гелий и их сочетание. Вытесняя воздух из зоны окружения свариваемых заготовок, они не реагируют с металлом и не растворяются в нем.

Их применяют при сваривании алюминия, магния, титана и сплавов. В специальной литературе такой вид сварки с защитной средой из инертных газов обозначается как MIG (металл, инертный газ).

Если применять неплавящийся электрод для сварки в среде защитных газов, то такой процесс будет отлично подходить для соединения тугоплавких сталей, химически активных металлов или особо ответственных соединениях.

Сварка с активными газами получила название MAG сварки (металл, активный газ). К активным реактивам относят углекислоту, азот, водород, кислород.

Наибольшее распространение получила углекислота благодаря своей низкой стоимости. Для сравнения, азот стоит в 1,5 раза дороже, кислород в 3, водород в 4 раза, аргон и гелий в 45 и 156 раз соответственно.

В углекислоте

Сварка полуавтоматом в углекислоте получила широкое применение из-за ее дешевизны. Углекислота, попадая в область расплава, защищает его от разрушающего воздействия воздуха.

Но из-за высокой температуры в районе сварочной ванны она разлагается на окись углерода и кислород, поэтому в области сваривания оказываются три газа: углекислота, окись углерода и кислород.

Чтобы не допустить окисления, в сварочную проволоку добавляют кремний и марганец, который реагирует с кислородом раньше железа. За счет этого гасятся реакции образования вредных окисей.

При этом углекислый газ сохраняет свои изолирующие свойства, а соединения кремния и марганца вступают в реакцию друг с другом, в результате чего получается легкое по плотности вещество, которое всплывает в расплаве. Образовавшийся шлак впоследствии легко удаляется.

Читать еще:  Автоматический балансировочный клапан для системы отопления принцип работы

Перед использованием углекислоты нужно обязательно удалить воду из баллона. Для этого его переворачивают и сливают воду, через 20 минут процедуру повторяют, в противном случае пары воды вызовут пористость шва.

В азотной среде

Азот используют при сваривании деталей из меди и нескольких видов нержавеющей стали. Это обусловлено тем, что азот не реагирует с медью. В качестве электродов используются графитовые или угольные прутки, применение вольфрамовых прутков приводит к их перерасходу из-за образования легкоплавких соединений.

Работают на токах 150-500 А и напряжении дуги 22-30 В. Расход азота находится в пределах 3-10 л/мин. Газ хранится в баллонах при давлении 150 атмосфер.

Сварочное оборудование ничем не отличается от других видов сварки использующих газы, только в горелке предусмотрено специальное крепление для угольного электрода.

Оборудование

В аппаратуре для производства сварочных работ в защитной среде в качестве источника питания чаще всего используют инверторы с широкой регулировкой величины сварочного тока.

Они снабжены устройством подачи сварочной проволоки и газовую систему с баллонами, шлангами, понижающими редукторами. Сварку плавящимся электродом в защитных газах ведут постоянным или импульсным высокочастотным током.

Главными параметрами, характеризующими оборудование, является ток, который можно изменять; напряжение для зажигания и стабильного горения дуги; скорость подачи проволоки, ее толщина. Режимы сварки полуавтоматом многообразны. В зависимости от свариваемых материалов сила тока и другие параметры могут значительно меняться.

Перед началом сварочных работ в защитном газе свариваемые поверхности требуется очистить от всевозможных загрязнений. В первую очередь необходимо очистить кромки от оксидной пленки, ржавчины, жира, масла. Для этого применяются стальные скребки, растворители, нетканые материалы.

Применение защитных газов требует соблюдения определенной последовательности операций. Сначала подается защитный газ, затем включается источник питания, начинает подаваться присадочная проволока и зажигается дуга, потом только начинается процесс сварки.

После гашения электродуги, еще 10-15 секунд в зону сварки подают инертный газ. Это делается для того, чтобы избежать пагубного влияния атмосферы на шов.

В зависимости от видов свариваемых металлов, их толщины используют различные защитные газы. Например, аргон обеспечивает стабильность электрической дуги, а гелий позволяет получать более глубокую проварку шва.

При сварке меди используется водород. Наиболее универсальным газом, который может использоваться практически при сварке любых металлов является аргон. Только его высокая стоимость вынуждает применять более дешевые газы типа углекислого или азота.

Как и электродуговую, в автоматическом режиме применяют технологию сварочного процесса в газовой среде. Она легко поддается автоматизации и используется в роботизированных комплексах в больших производствах. Полуавтоматы широко применяются в мелких мастерских и автосервисах.

Технология сварки в защитных газах

Технология сварки в защитных газах

Дуговая сварка в среде защитных газов получает все большее распространение, поскольку отличается рядом технологических достоинств:

? обеспечивает высокую производительность труда и степень концентрации тепла источника питания, поэтому можно существенно уменьшить зону термического воздействия;

? дает возможность соединять металлы без использования электродных покрытий и флюсов, т. е. исключает такую стадию сварки, как очистка швов от шлака;

? позволяет автоматизировать и механизировать процесс сваривания и вести его в разных пространственных положениях;

? применяется при работе как со сталями, так и с цветными металлами и их сплавами.

Сварка в среде защитных газов является общим названием различных видов дуговой сварки, в процессе которой в зону горения сварочной дуги через сопло горелки подают струю газа. Это могут быть инертные газы (аргон, гелий), активные газы (углекислый газ, азот, кислород, водород) и их смеси, в частности:

? аргон, углекислый газ и кислород. Эта смесь используется при сварке сталей плавящимся электродом, минимизирует потери металла на разбрызгивание, стабилизирует горение сварочной дуги, устраняет пористость и дает шов хорошего качества;

? аргон и кислород, применяющиеся для сварки низко углеродистых и легированных сталей. При сварке капельный перенос металла сменяется струйным, благодаря чему производительность возрастает, а потери на разбрызгивание металла сокращаются;

? аргон и углекислый газ. Область применения данной смеси такая же, как и у предыдущей. Ее использование препятствует образованию газовых пор в шве, стабилизирует горение дуги и способствует формированию качественного сварного шва.

В стальных баллонах может содержаться как чистый газ (для контроля его расхода предназначен специальный прибор – ротаметр, а подача регулируется отдельным редуктором), так и их смеси.

Классификация сварки в среде защитных газов основывается на следующих признаках:

? по применяемому в процессе работы газу (активному или инертному);

? по способу защиты (отдельным газом или смесью);

? по используемому электроду (плавящемуся или неплавящемуся);

? по характеру сварочного тока (постоянному или переменному). Наибольшее распространение в последнее время получила сварка плавящимся и неплавящимся электродами в среде инертных газов.

Сварка неплавящимся электродом представляет собой процесс, в котором источником тепла служит дуга, зажигаемая между вольфрамовым или угольным электродом и металлом изделия (рис. 71).

Наибольшего проплавления свариваемого металла добиваются при использовании постоянного тока прямой полярности. При этом источники питания должны обладать крутопадающей вольт-амперной характеристикой, например ВДУ-601, ВСВУ-300 и др. Для сварки на переменном токе применяют стабилизатор горения дуги ВСД-01. Сварочный процесс ведут как с присадками, так и без них.

Рис. 71. Схема горения сварочной дуги в среде инертных газов: 1 – электрод; 2 – присадочная проволока; 3 – свариваемый металл; 4 – шов; 5 – дуга; 6 – струя газа; 7 – горелка; 8 – воздух

Помимо источника питания, к оборудованию, необходимому для сварки на постоянном токе, относятся:

? сварочные горелки (табл. 36);

Читать еще:  Как класть ламинат на стену своими руками

? устройство для первоначального возбуждения дуги (ОСППЗ-300 М, ОСПЗ-2 М и др.). Необходимость в нем объясняется тем, что защитные газы, поступившие в зону горения сварочной дуги, снижают температуру дугового промежутка, вследствие чего возбуждение дуги затрудняется;

? аппаратура для управления сварочным циклом.

Технические характеристики некоторых типов сварочных горелок

Дуговая сварке в среде аргона обеспечивает высококачественный шов (особенно при соединении высоколегированных тонколистовых сталей), поскольку надежно защищает рабочую зону от воздействия атмосферного воздуха. Для сварки стали толщиной до 1 мм используют ток прямой полярности, при толщине до 3 мм – обратной полярности (варить сталь толщиной более 3 мм экономически невыгодно).

Режимы, на которые можно ориентироваться при сварке, приведены в табл. 37.

При сварке плавящимся электродом дуга возбуждается между концом проволоки, которую подают в зону горения дуги с помощью особого механизма со скоростью, совпадающей со скоростью ее расплавления, и свариваемым металлом.

Жидкий металл электродной проволоки поступает в сварочную ванну и формирует шов.

Если применяется плавящийся электрод, сварку ведут короткой или длинной дугой.

Примерные режимы аргонодуговой сварки нержавеющей стали

В первом случае расплавленный электродный металл переносится мелкокапельным способом, что позволяет снизить величину сварочного тока, уменьшить потери при разбрызгивании, обеспечить стабильный сварочный процесс. Во втором случае возможны разные способы переноса расплавленного металла – мелко-, крупнокапельный, струйный. При этом достаточно сложно поддерживать струйный перенос металла при работе в аргоне или его смеси с гелием. Стабильность сварки возрастает при добавлении к аргону 5 % кислорода либо 20 % углекислого газа.

Сварка в углекислом газе производится в любых пространственных положениях (рис. 72) и используется для углеродистых и легированных сталей. Преимуществами данного способа являются высокая производительность, широкий диапазон допустимой толщины материала и экономичность. Но на открытом воздухе сварку в среде углекислого газа практически не применяют, поскольку в таких условиях трудно обеспечить защиту сварочной ванны.

Рис. 72. Схема дуговой сварки в среде углекислого газа (А – вылет электродной проволоки):

1 – электродная проволока; 2 – струя защитного газа; 3 – токоподводящий мундштук; 4 – сопло; 5 – подающий механизм

Сварку в углекислом газе ведут разными способами – автоматическим, полуавтоматическим или плавящимся электродом. Ниже приведены ее параметры:

1. Величина, род и полярность тока. Сварку осуществляют при постоянном токе (переменный не подходит, поскольку он не обеспечивает стабильность горения дуги и дает плохой сварной шов) обратной полярности, чтобы избежать возникновения пористости, характерной для сварки при прямой полярности. Источник питания должен иметь жесткую или возрастающую внешнюю характеристику. Величина сварочного тока и диаметр электродной проволоки определяются толщиной металла и пространственным положением шва. От величины тока зависят глубина проплавления и производительность сварки. Для регуляции этого параметра изменяют скорость подачи электродной проволоки.

2. Напряжение на дуге. При повышении напряжения наблюдается уширение сварного шва, а качество его формирования улучшается. Но одновременно с этим возрастают потери кремния и марганца, разбрызгивание расплавленного металла и чувствительность дуги к магнитному дутью. С понижением напряжения сварной шов формируется хуже. Поэтому важно соблюсти баланс между напряжением и величиной тока, диаметром и составом электродной проволоки. Как правило, напряжение на дуге не превышает 22–28 В.

3. Диаметр, наклон, скорость подачи и вылет электродной проволоки. Для сварки применяют проволоку Св-08 Г2 С, в состав которой входят марганец и кремний, играющие роль раскислителей. Они препятствуют образованию газовых пор. Для полуавтоматической сварки подбирают проволоку диаметром 0,8, 1, 1,2, 1,6 или 2 мм, а для автоматической – 3 мм. Для различных видов стали используют сварочную проволоку разных марок:

? для углеродистых и низколегированных – Св-08 ГС и Св-08 Г2С, рассчитанных на величину тока 300–400 и 600–750 А соответственно;

? для низколегированных повышенной прочности – Св-10 ХГ2 С;

? для теплоустойчивых сталей типа 20 ХМФ – Св-08 ХГСМФ и т. д.

Вылет сварочной проволоки в зависимости от величины сварочного тока может варьироваться в пределах 7–14 мм при токе 60–150 А и 15–25 мм при токе 200–500 А.

4. Расход углекислого газа (7– 20 л/мин).

5. Скорость сварки (20–80 м/ч). Примерные режимы для сварки в углекислом газе представлены в табл. 38, причем скорость подачи проволоки определяется методом подбора под соответствующий режим.

Режимы дуговой сварки в среде углекислого газа

В процессе сварки не следует задерживать горелку в зоне сварочной ванны, чтобы не усилить разбрызгивание металла.

При выполнении нижних швов горелку нужно держать под углом в 5–15° вперед либо назад (второй вариант предпочтительнее, поскольку при этом надежнее защищается металл сварочной ванны).

При механизированной сварке тонколистового металла (1–2 мм) совершение колебательных движений не требуется, а горелку рекомендуется держать под углом в 30–45° (углом назад).

Стыковые соединения металла толщиной 1,5–3 мм выполняют на весу. Более тонкий металл варят в вертикальном положении сверху вниз и ограничиваются только одним проходом.

Нахлесточные соединения при толщине металла 0,8–2 мм обычно варят на весу, иногда на медной подкладке.

Скорость сварки может быть увеличена при условии качественной сборки.

При сварке меди зону сварочной дуги защищают азотом.

Азотно-дуговую сварку ведут угольными или графитными стержнями, поскольку применение вольфрамовых стержней экономически невыгодно (на их поверхности образуются легкоплавкие соединения (нитриды вольфрама), что приводит к увеличению расхода вольфрама), при постоянном токе прямой полярности.

Диаметр угольного электрода составляет 6–8 мм при величине тока 150–500 АВ; расход азота – 3–10 л/ мин; напряжение на дуге – 22–30 В.

Для фиксации стержней горелка должна быть оснащена сменными наконечниками.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Источники:

http://svarkagid.com/svarka-v-srede-zashhitnyh-gazov/
http://svaring.com/welding/vidy/svarka-v-srede-zashhitnyh-gazov
http://hobby.wikireading.ru/1391

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector