Оборудование при сварке цветных металлов

Обновлено: 28.04.2024

При соединении деталей из цветных металлов, а также нержавеющей стали применяют либо аргонодуговую сварку, либо специальные электроды вместе с аппаратами для ручной дуговой. Реже – ацетиленовые посты, горелки с флюсами и присадками. Первый способ более предпочтителен: при меньших затратах получаются швы высокого качества.

Особенности сварки цветных металлов

Алюминий, медь, бронза, титан – материалы, значительно отличающиеся от стали и чугунов. При расплавлении жидкие сплавы способны поглотить множество вредных примесей, содержащихся в воздухе, что приводит к появлению дефектов – порам. Это значит, что зону сварки требуется надежно защищать. Углекислый газ, применяемый при полуавтоматической сварке черных металлов, не годится, поскольку алюминий при контакте с кислородом, содержащимся в смеси, будет образовывать пленку – оксид. Вредные процессы будут происходить также при работе с другими сплавами. Поэтому применение инертных газов – аргона или его заменителя гелия – обязательно. Такие смеси не вступают в реакцию с иными элементами (в отличие от активного углекислого газа), а только не дают проникнуть к сварочной ванне кислороду и посторонним примесям.

Преимущества аргонодуговой сварки цветных металлов

Кроме АДС, при работе с алюминием, медью и прочими сплавами можно использовать другие виды сварки: ручную дуговую и газовую. В первом случае понадобятся специальные электроды, во втором – ацетиленовый пост, горелка, присадочный материал и набор различных флюсов (паст), которые должны будут заменять инертный газ.

Минус использования алюминиевых и медных электродов – высокая их стоимость и необходимость правильного хранения при определенной температуре и влажности.

АДС – более универсальный вид сварки, позволяющий работать со всеми видами сталей, чугунов, цветных металлов при наличии оборудования с переключателем AC/DC.

При соблюдении технологии можно получить качественные и аккуратные швы.

Технология

Нормативные документы, принятые в России и ряде стран СНГ:

ГОСТ 14771-76 – общие сведения о сварке в защитных газах;
ГОСТ 14806-80, ГОСТ 27580-88 – АДС алюминия и его сплавов. Типы соединений, размеры элементов;
ГОСТ 10157-79 – о составе аргоновых смесей;
ГОСТ 23949-80 – о вольфрамовых электродах.

Принципы подготовки кромок к сварке аналогичны методам работы с черными металлами. Важным условием считается очистка алюминиевых поверхностей от прозрачной окисной пленки перед началом работ. Рекомендуется обезжиривать поверхности растворителями.

Основа технологии ручной АДС неплавящимся электродом заключается в расплавлении кромок вольфрамовым стержнем, присадочный материал подается вручную.

Маркировка вольфрамовых электродов по DIN EN 26848 (международный стандарт):

зеленый – WP: практически чистый вольфрам (более 99%);
серый – WC: присутствует примесь церия. Универсальные прутки для сварки любых металлов;
красный – WT: добавлен диоксид тория. Также считаются универсальными;
темно-синий – WY: в прутке есть диоксид иттрия. Для работы на постоянном токе прямой полярности. Используют при сварке титана, меди, сталей;
белый – WZ: с оксидом циркония. Пруток для работы на переменном токе – с алюминиевыми сплавами;
золотистый или светло-синий – WL: присутствует оксид лантана. Универсальные электроды. Такие стержни подтачивать требуется реже всего.

Электроды затачивают под острыми углами при сварке сталей, меди, титана. А при работе с алюминием особая заточка не требуется: при первом поджиге дуги на кончике образуется шарик, который будет затем воздействовать на сварочную ванну.

По ГОСТам вольфрамовые прутки нужно затачивать так, чтобы угол конуса был в диапазоне 27-30 градусов.

Необходимое оборудование и материалы. Подготовка вольфрамового электрода

Для работы понадобятся:

сварочный аппарат – разные марки предназначены для проведения работ с разными материалами. Если аппарат на выходе выдает постоянный ток, то варить алюминий им не получится. Производители выпускают универсальное оборудование с переключателем AC/DC. С его помощью допускается сварка любых сплавов;
баллон – для хранения и перевозки инертного газа аргона. Отличается серой окраской. Емкость от 5 до 40 литров;
редуктор – требуется для понижения давления на выходе из баллона до рабочих значений;
шланг и два хомута – для подсоединения баллона;
вольфрамовые электроды – неплавящиеся стержни, необходимые для расплавления кромок. Бывают специализированные (например, для работы с алюминием) и универсальные (подходят для всех сплавов). Отличаются друг от друга диаметрами, которые подбирают в зависимости от силы тока. Маркируются разными цветами.

Присадка выбирается в зависимости от типа свариваемых материалов: алюминиевая проволока, прутки из нержавейки, латунные, медно-никелевые стержни. На кончиках указана марка, состав используемого сплава нужно определить по каталогу.

Важно: при выборе сварочного аппарата нужно учитывать, что для работы с медью и алюминием (особенно с толщинами более 5-7 мм) требуется мощное промышленное оборудование – около 350-500 А на выходе.

Это ограничивает универсальность АДС, поскольку такие устройства нуждаются в питании 380 вольт.

Примерная стоимость сварочных аппаратов с переключателем AC/DC на Яндекс.маркет

До начала работы необходимо приготовить вольфрамовый пруток. Следует понимать, что при неправильной заточке могут возникнуть проблемы:

блуждающая дуга (хаотично перескакивает с одной кромки на другую) – проявляется при неравномерной заточке, наличии крупных рисок на поверхности;
непровар шва – угол слишком тупой;
электрод во время сварки быстро плавится – острый угол заточки.

Заточку производят на обычном точильном станке (круги с разной зернистостью) или с использованием болгарки.

Процесс сварки

Особенно важно правильно настроить аппарат. Силу тока, напряжение и диаметр вольфрама требуется подбирать в зависимости от типа материалов и их толщин. Установка вылета стержня из сопла зависит от типа соединения, рекомендуется придерживаться значений 1-2 мм. Но при сварке угловых швов приходится выдвигать больше. Если вольфрам быстро сгорает, нужно уменьшить вылет.

У многофункционального аппарата требуется на передней панели выбрать режим «TIG».

Баланс переменного тока (от +5 до -5) – настраивается при работе с алюминиевыми сплавами. Если варится «чистый» AL, то рекомендуется устанавливать отрицательные значения – подбирать путем экспериментов. В остальных случаях – от 50/50 до положительных цифр.

Опция «Заварка кратера» нужна для плавного угасания дуги после завершения шва. Помогает избежать дефектов. Устанавливается в зависимости от толщины детали. Например, если работа ведется с заготовкой 2 мм, достаточно установить значение 2-3 секунды.

Также необходимо настроить предварительную продувку перед сваркой и задержку отключения газа после отпускания кнопки. Это нужно, чтобы в процессе не появлялись дефекты – ни в начале шва, ни в его окончании. В неостывшем металле (без газовой защиты) могут появляться поры.

Режимы 2Т/4Т – 2Т используются чаще всего: после нажатия кнопки ток подается на электрод, после отпускания прекращает. 4Т – для длительной работы: после нажатия первый раз ток подается, при первом отпускании продолжает подаваться. Для выключения требуется нажать и отпустить кнопку второй раз.

Последовательность примерно одинакова при работе со всеми типами сплавов.

Подготовка материалов: требуется тщательно зачистить кромки, сделать скосы под сварку (если металл толстый), обезжирить поверхность ацетоном. Особенно важно подготавливать алюминий – на его поверхности образуется окисная пленка, которая мешает проведению работ.
Детали фиксируются зажимами, делается несколько прихваток.
Теперь можно проварить все швы.

зажигание дуги – если поджиг контактный, необходимо зажать кнопку на горелке и коснуться электродом одной из кромок детали. После этого быстро отвести вольфрам на 1-2 мм до возникновения дуги. Если поджиг бесконтактный, то прислонение к металлу не потребуется;
когда дуга уже горит, следует подвести вольфрам к стыку свариваемых кромок, дождаться образования сварочной ванны (ямки), присадочный материал аккуратно подавать в зону сварки. Допускаются небольшие поперечные колебания электродом. Присадка должна расплавиться и «улечься» в сварочную ванну. После этого нужно двигаться дальше вдоль кромок;
газ должен свободно обдувать место сварки, но не слишком сильно, чтобы не мешать расплавлению металла.

Справка: тонкие листовые материалы допускается варить без присадки. Для этого требуется устанавливать вольфрамовый электрод под таким углом, чтобы одна из кромок сама наплавлялась на вторую.

Аргонодуговая сварка – сложный процесс, требующий от сварщика внимательности и аккуратности. Соблюдение технологии необходимо для получения качественных и красивых швов.

Сварка цветных металлов. Применяемые ГОСТы. Особенности процесса, основные виды и технология их сварки

Требования, типы соединений и другая информация, относящаяся к процессу сварки цветных металлов, содержится в ГОСТах, обязательных для выполнения.

ГОСТы

Дуговая сварка алюминия и сплавов в инертных газах:

Дуговая сварка трубопроводов из меди и медно-никелевого сплава:

Отличительные черты

Сварочный процесс (тип соединения и технология) цветных материалов зависит от их свойств, а именно:

Некоторые особенности поведения цветных металлов и сплавов при сварке отражены в таблице.

Оборудование

Применяемое оборудование для сварки цветных металлов зависит от их вида и метода сварки.

К сварочным принадлежностям и инструментам относятся:

источник тока;
сварочный прибор;
дополнительные элементы и устройства (в зависимости от типа сварки);
кабель;
вещи сварщика (костюм, маска);
различные инструменты;
средства пожаротушения.

Технология процессов

Методы сварки цветных металлов выбираются в соответствии с их физико-химическими свойствами. При выборе способа учитывают наличие:

Также учитывается экономическая и техническая целесообразность метода и квалификация технологов и сварщиков.

Таблица свариваемых цветных металлов и применяемых типов сварки.

Наименование металла	Дуговая	Аргонодуговая	Электрошлаковая	Электронно-лучевая в вакууме	Газовая
Алюминий	+	+	+	+
Магний	+	+
Медь	+	+	+
Никель	+	+	+
Титан	+	+
Тантал	+	+
Цирконий	+	+
Гафний	+	+
Молибден	+	+
Вольфрам	+	+
Ниобий	+	+
Цинк	+	+
Серебро	+	+
Ванадий	+
Свинец	+	+	+

Подготовка к работе

Процесс подготовки к проведению сварочных работ цветных металлов зависит от вида соединяемых материалов и типа сварки.

Перед началом работы производится подготовка деталей. Выполняется зачистка плоскостей и кромок в соединяемых местах от загрязнений и пленки окиси. В случае необходимости поверхность обезжиривается, промывается и просушивается.

Сварка алюминия

Сложность процесса заключается в наличии на поверхности алюминия и его сплавов оксидной тугоплавкой пленки, которую перед началом работ необходимо удалить.

Наиболее часто применяемый вид – ручная и механизированная сварка в защитных газах. Особенности процесса:

электроды – вольфрамовые и плавящиеся;
инертные газы: аргон (1 или 2 сорта), высокой чистоты гелий или их смесь.

В соответствии с маркой сплава подбирается присадочная проволока.

Ручной аргонодуговой метод неплавящимся электродом применяется при толщине алюминия до 10 мм и ведется на переменном токе. Способ плавящимся электродом проводится в аргоне или смеси гелия и аргона, ток – постоянный, обратной полярности. Процесс механизированной сварки проводится с фторидно-хлоридными флюсами. Метод автоматической сварки по флюсу одним электродом выбирают при толщине алюминия 5-10 мм. При толщине, превышающей этот диапазон, берут расщепленный электрод, обеспечивающий надежный провар.

При работе с металлами более 10 мм толщиной уместен метод полуавтоматической сварки плавящимся электродом в среде защитного газа. В процессе работы швы большой протяженности разбиваются на небольшие участки.

Метод автоматической сварки вольфрамовым электродом в инертных газах может быть однодуговым (толщина материала до 12 мм) или трехфазным (более 12 мм). С целью получения высококачественных швов работу выполняют одним проходом.

Электрошлаковая сварка производится пластинчатым электродом. Ток — переменный, используют флюсы.

Особенности сварки ручной дуговой покрытыми электродами:

толщина алюминия – более 4 мм;
ток – постоянный, полярность – обратная.

Необходим предварительный подогрев металла.

Ручная дуговая сварка угольными электродами на постоянном токе прямой полярности применяется для соединения неответственных конструкций. На присадочный пруток и соединяемые кромки накладывается слой флюса.

Газовая сварка выполняется с флюсами, левым способом. Применяется для соединения элементов встык.

Соединение меди и никеля

Медь и никель относятся к тяжелым цветным металлам.

Сварка меди

Плохая свариваемость обусловлена:

чрезмерной склонностью к образованию трещин;
жидкотекучестью;
высокой теплопроводностью.

Поэтому основная сложность – получение сварного шва без трещин, пор и окисных включений.

Наиболее используемые методы сварки:

Ручная дуговая— проводится короткой дугой, электрод – плавящийся покрытый. Ток – постоянный, полярность – обратная. Сплавы до 4 мм соединяются без проведения подогрева. Медь толщиной 5-10 мм заблаговременно подвергается подогреву до 250-300° С.
В защитных газах проводится неплавящимся электродом. Ток – постоянный прямой полярности (для меди) и переменный (для бронзы). Дуга при работе защищается азотом, гелием, аргоном или их смесью.
Под флюсом угольными электродами используется для работы с малоответственными деталями, толщина которых менее 15 мм. Графитовые электроды используют при толщине выше 15 мм. Ток – постоянный, прямой полярности.

Сварка никеля

Дуговая вольфрамовым электродом (прямой полярности постоянный ток). Защитный газ – аргон 1 сорта, присадочная проволока с содержанием марганца. Сварка никеля толщиной более 4-5 мм проводится плавящимся электродом.
Механизированная под флюсом сварка (ток постоянный, полярность – обратная). Применяемые флюсы – бескислородные или безокислительные, реже – керамические.
Метод ручной дуговой сварки толстопокрытыми электродами (постоянный ток обратной полярности). Работа с тонким металлом производится угольным электродом с флюсом.
Газовая – для сварки деталей небольших размеров до 4 мм толщиной.

Сварка свинца

Основные причины сложности сварки свинца – его низкая температура плавления и образование тугоплавких окислов с высокой температурой плавления. Применяемые типы сварки:

Газовая ацетилено-кислородная. Применяют флюсы и присадочную свинцовую проволоку или полосы листового свинца.
Ручная дуговая угольным электродом в среде защитных газов неплавящимися и плавящимися электродами. Производится короткой дугой. Ток – постоянный, полярность – прямая.

Соединение сплавов из титана

Химическая активность материала к газам при высокой температуре является основной проблемой сварки титана. Поэтому при работе требуется защита от атмосферного взаимодействия всех участков материала, нагретого выше 500° С.

Дуговая в среде инертных газов неплавящимся и плавящимся электродом. С постоянным током прямой полярности. Газ – аргон или гелий.
Сварка плавящимся электродом проводится за два прохода с постоянным током обратной полярности.
Способ под флюсом производится на оборудовании с постоянным током, полярность – обратная.
Электрошлаковая с использованием бескислородных флюсов применяется для соединения титана толщиной более 40 мм.

Виды и особенности сварки цветных металлов и сплавов

При самостоятельной сварке цветных металлов необходимо знать особенности сплавов. Сложно сделать качественный шов на бытовом оборудовании, необходимо использовать тугоплавкие электроды, защитную атмосферу.

В процессе фазового перехода легкие компоненты улетучиваются, выгорают, это пагубно сказывается на состоянии шва. Он растрескивается. Тугоплавкие окислы – еще одна проблема. Иногда необходимо увеличить рабочий ток, чтобы пробить оксид. При сварке цветных металлов и сплавов нередко расплав становится слишком текучим, необходимо изолировать ванну расплава. Для некоторых сплавов необходимо ограничить не только контакт с кислородом, но и другими компонентами воздуха. Азот в качестве защитной атмосферы для некоторых сплавов не годится.

Технология сварки цветных металлов

Подготовительный этап заключается в удалении жирных пятен, очищении деталей от грязи. Окислы зачищают до блеска, свариваемые поверхности протравливают перед работой. На толстых деталях формируют кромки. Сварку цветных металлов и их сплавов проводят в нижнем положении, некоторые расплавы по текучести напоминают ртуть. Выбор электродов, режима работы зависит от химического состава сплава. При выборе сварочного аппарата необходимо правильно оценивать свариваемость сплава, учитывать температуру плавления, толщину заготовки.

Алюминиевые сплавы

Дюрали, силумин, авмель и другие сплавы на основе алюминия сильно различаются по свариваемости. Электродугой алюминий сваривают плавящимися и неплавящимися электродами, используют оборудование, генерирующее постоянный ток. Контакты подключают в обратной полярности. Рекомендуется предварительный прогрев заготовок:

толщиной до 8 мм – до 200°С;
свыше 8 мм – до 400°С.

Сваривают алюминий на токах до 200 А при толщине листа до 4 мм без предварительной разделки кромок. У заготовок свыше 4 мм края стачивают под углом, варят на токах, в 35-40 раз больше толщины заготовки (до 160 А). Газовую среду используют высококлассную, чтобы облако не смещалось с рабочей зоны в процессе образования и застывания шва. Расстояние между прихватками делают с учетом толщины заготовки:

Толщина заготовки, мм

Интервал между прихватками, мм

Тугоплавкий или угольный электрод, разжигающий электродугу, держат под прямым углом к присадке, чтобы исключить непровары корня шва.

Медь и ее сплавы

Медные сплавы, латуни, бронзы сваривают несколькими способами:

электродуговой сваркой в атмосфере азота;
ручной, полуавтоматической, автоматической аргоновой;
электронно-лучевой, создающей высокую температуру в ограниченной зоне.

При сварке цветных металлов толщиной до 2 мм нужен постоянный ток обратной полярности. В качестве присадки используют наплавочную проволоку с большим содержанием раскислителей. Толщину подбирают под размер свариваемых заготовок. Минимальный диаметр присадки – 1,5 мм, максимальный – 8 мм. Сварку меди и цветных сплавов с высоким ее содержанием, проводят:

ручным электродуговым методом током прямой полярности, варят металл короткой дугой, длиной от 35 до 40 мм, чтобы сократить разбрызгивание металла (рекомендуется избегать поперечных движений электродом);
в атмосфере аргона током обратной полярности; если сплав плавится до 400°С, бронзовая проволока укладывается в стык с большой скоростью, чтобы не перегревались заготовки.

В качестве флюса используют буру или смесь буры с борной кислотой, поваренной солью, метилборатом.

Никелевые сплавы

Цветные сплавы на основе никеля отличаются высокой вязкостью, пластичностью. Детали из никеля плавятся при 700–1000°С, процесс сопровождается насыщением сплавов газами, шов становится пористым, непрочным. Хотя никель устойчив к коррозии. При аргонодуговой сварке подбирают электроды с ниобием, кремнием, алюминием. В расплаве также желательно присутствие марганца, магния. Свариваемость металла повышается, образуется прочное соединение.

Для работы с никелевыми сплавами нужны сварочные аппараты, выдающие постоянный рабочий ток. Сварка никелевых цветных заготовок производится на токе обратной полярности, чтобы защитный газ ионизировался, электродуга становится стабильнее. При обратной полярности заготовка нагревается меньше, чем электрод. Это особенно актуально для заготовок небольшой толщины. Регулируя потенциал тока, можно уменьшить температуру заготовки.

Обработка титана

Титан в расплавленном состоянии бурно реагирует с тремя компонентами воздуха: кислородом, водородом, азотом. Необходимо снизить их содержание в защитной атмосфере до минимума. Газ должен быть качественным, если нужен надежный шов. Он должен остывать в защитной атмосфере, чтобы не образовывались трещины. Для сварки титана в промышленных объемах используются герметичные камеры. При ручной сварке необходимо экранировать рабочую зону, чтобы облако инертного газа не смещалось со шва, аргон или гелий, смеси должны быть первого или высшего сорта. Защитный газ за счет высокой плотности вытеснит воздух. Используется сварочное оборудование, генерирующее постоянный ток. Сварка цветного металла проводится током прямой полярности. Основная термическая нагрузка концентрируется на поверхности заготовки, корень шва углубляется, дуга поддерживается стабильно, металл меньше разбрызгивается.

Работы с магнием

У магниевых деталей проваривают полностью всю кромку. Для работы с заготовками толще 10 мм, необходимо мощное сварочное оборудование, работающее от трехфазной сети мощностью 380 В, генерирующее переменный высокочастотный ток. В периоды обратной полярности дуга пробивает оксидную пленку, она расплавляется. При работе рекомендуется использовать подкладки с низкой теплопроводностью.

Сварка магния и цветных металлов на его основе производится под атмосферной защитой гелия или аргона, он предохраняет расплав от насыщения азотом, шов не пузырится, на нем не образуется окалина. Подачу газа в рабочую зону начинают до розжига дуги, прекращают через 20 секунд после затухания, когда верхняя часть шва схватится.

Сплавы из свинца

Разница между температурой плавления оксидов и самого свинца более 500°С, свинец становится жидким при 327°С, оксиды нужно прогревать до 888°С. Учитывая повышенную текучесть свинца, приходится экранировать зону расплава сварочной ванночкой. Сверху горячий цветной сплав оберегают флюсы, в состав которых входит стеарин, канифоль. Этими же флюсами смазывают стенки сварочной ванночки, чтобы исключить прилипание к ней свинца.

Сварка разнородных цветных металлов

Сложность процесса заключается в ограниченной взаимной растворимости. При сварке цветных металлов и сплавов между собой используют несколько технологий, обеспечивающих надежность соединения:

шов формируют, воздействуя на детали импульсным электронным лучом, скорость прогревания заготовок увеличивается, при высокой температуре происходит схватывание деталей;
при сварке давлением цветной металл разогревается за счет энергии, выделяющейся при пластической деформации структурной решетки, концентрированная тепловая энергия скапливается в зоне контакта, детали не нужно дополнительно прогревать;
для сварки цветных разнородных цветных металлов используют промежуточный слой, сцепляющийся с заготовками, риск охрупчивания швов снижается;
в среде аргона проводят автоматическую, ручную и полуавтоматическую сварку разнородных цветных металлов, электрод держат перпендикулярно деталям, чтобы шов был качественным.

Защитный газ снижает степень окисления, насыщения цветного металла азотом и водородом. Высокотемпературные технологии внутреннего воздействия увеличивают скорость сварки. За счет текучести цветных металлов заполняются пустоты, стык проваривается насквозь. При подборе буферного слоя учитывают компонентный состав заготовок, температуру плавления сплавов.

Имея аппарат для аргоновой сварки, можно заниматься ремонтом деталей из цветных металлов самостоятельно. В промышленных условиях применяют передовые технологии, не позволяющие расплавленному металлу реагировать с воздухом.

Как подготовить металл к сварке

Сварка – последний этап монтажа металлоконструкций. Процесс подготовки металла под сварку включает в себя несколько технологических операций. Сначала заготовки выкраивают из проката, придают им окончательную форму, изгибают под нужным углом. Для получения прочных соединений, однородных по структуре, во время подготовки деталей с поверхности удаляют окислы. Температура плавления оксидов обычно выше, чем у сплава. Если не снять верхнюю пленку, сложно будет сформировать ванну расплава.

Немаловажный этап подготовки – укладка заготовок будущей конструкции. Их надежно фиксируют, только затем приступают к сварке. В небольшом обзоре рассказывается об особенностях каждого из этапов подготовки деталей к работе.

Правка и очистка

Деформации, полученные при транспортировке проката, устраняют вручную с помощью молотка или кувалды. Если не получается, применяют ручной пресс: заготовку укладывают между толстыми пластинами, с усилием сжимают, стягивая пластины между собой. Важно придать поверхности первоначальную форму, иначе возникнут внутренние напряжения, сварное соединение не получится прочным.

Небольшие искривления тонких заготовок устраняют на мягкой подложке, для исправления сложных дефектов применяются:

листоправильные станки;
всевозможные прессы, создающие высокое давление.

Очистка – еще один этап подготовки заготовок, подразумевает удаление грязи, пыли с поверхности металла, скопившейся за время транспортировки или хранения на складе. Для удаления стойких загрязнений бывает нужна вода. Старую краску с б/у металла счищают пескоструйными аппаратами или шлифовальным инструментом, шкуркой.

Разметка

Следующий этап подготовки деталей для сварки проводится вручную или с помощью специальных устройств. Самые простые приспособления – керн, металлическая линейка и штангенциркуль. Поверхность металла предварительно грунтуют, чтобы хорошо были видны риски. При поточном производстве делают шаблоны, их накладывают, обводят.

Различают понятия «наметка» и разметка. Первая – создание предварительного контура, вторая подразумевает кернение по всему периметру, маркировку. Наметка нужна при использовании шаблонов. Его сначала обводят чертилкой, а затем контур проходят керном. При ручной разметке сразу проводят кернение.

Размечать заготовки вручную сложно и долго. Подготовка и сборка заготовок с использованием оптической или мерной резки предпочтительнее. Для разметки металла созданы разметно-маркировочные автоматы, они работают на основе оптики по заданной программе. Керн движется быстро, размеченный листовой прокат выезжает из автомата со скоростью до 10 метров в минуту.

Резка

Это обязательная процедура подготовки деталей, если сварка делается по чертежам. Для работы с металлом применяют различное оборудование:

ручное (резак, ножницы по металлу), используется для простых геометрических форм из листового или ленточного проката;
электроинструмент (пила, болгарка, дрель или шуруповерт с фрезой-насадкой);
термическое (кислородный или газовый резак, дуговую сварку, плазмотрон), можно делать прямые и кривые резы.

Термическая резка состоит в расплавлении металла по заданному контуру. При поточном производстве используют полуавтоматы и автоматы.

При резке металла делают припуски для зачистки и разделки кромок. Раскрой ножницами – самый кропотливый и малопродуктивный. Сварщики чаще применяют термическую резку.

Зачистка

Технология зачистки металла перед сваркой подразумевает снятие:

ржавчины, чтобы избежать включений в диффузном слое;
следов смазки, масла, органика снижает качество сварки;
заусенцы, частички металла, они могут стать причиной брака;
загрязнения, ухудшают структуру шва;
оксидный слой, он препятствует образованию ванны расплава.

Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты. Даже незначительные включения в ванне расплава приводят к браку. Для снятия оксидов, обезжиривания цветных металлов применяют химические вещества: всевозможные растворители, спирт, кислоту. Для работы с алюминием, цветными и высоколегированными сплавами, берут новую щетку, чтобы в ней не было микрочастичек углеродистой стали. На отливках перед сваркой удаляют литейную корку, на штампованных заготовках – слой окалины.

Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты

Подготовка кромок

Толстостенные заготовки без предварительной подготовки тщательно не проварить, жидкий металл будет растекаться по поверхности, не проникая в стык. Соединение получится хрупким, при небольшой нагрузке сломается. Немаловажный момент подготовки – скругление острых краев. Необходимо сглаживать высоту металла 2 –3 мм в зависимости от толщины детали.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок. Холодные технологии предпочтительнее, кромка получается ровнее. Тип и угол разделки зависит от применяемых расходников, вида сварочного оборудования. Размеры кромок указаны в соответствующих ГОСТах.

Цель подготовки кромок к сварке – обеспечить доступ к корню шва. У тонкостенных заготовок толщиной до 3 мм только выравнивают торцы. С зазором до 2 мм проваривают 4 мм детали, если они толще, швы делают с двух сторон. На кромках толстостенных деталей снимают фаску или делают скос. Для односторонней сварки стыки делают в виде буквы V или U, при двухсторонней – в форме Х или К. Величина угла сопряжения от 45 до 60°. Если сваривают детали разной толщины, срезают только толстостенную заготовку. Важно правильно выбрать угол скоса, от него зависит:

глубина проварки металла;
величина шовного валика;
расход электродов или наплавочной проволоки.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок.

Гибка

Добиться точного угла сгиба вручную сложно. Это – механизированный этап подготовки металла. Листовой прокат пропускают через гибочные вальцы, гибочные автоматы. Холодная гибка применяется после предварительной подготовки изделий под сварку: снятия кромок, разметки, рассверливания отверстий, если они есть в чертежах или нужны для сборки конструкции.

Толстые полосы последовательно пропускают через 3-валковые или 4-валковые станки. Для придания формы профилю применяют правильно-гибочные прессы.

Сборка деталей под сварку

Подготовленные заготовки нужно зафиксировать в определенном положении. Это касается плоских и объемных конструкций. Заготовки надежно скрепляют, чтобы избежать деформации при сварке.

Величина зазора зависит от линейного расширения сплава. При сборке деталей под сварку придерживаются нескольких правил:

к рабочей зоне должен быть максимально свободный доступ;
сопряжения укрепляют специальными приспособлениями так, чтобы исключить сдвиг;
все повороты, изменения положения конструкции в пространстве сводятся к минимуму;
сборка под сварку сложных конструкций осуществляется поэтапно;
жесткую фиксацию обеспечивают прихватки на расстоянии 30–80 см друг от друга или беглый шов;
полужесткую или временную – струбцина, магнитные уголки, клинья, планочные гребенки, другие приспособления;
объемные связи закрепляют болтовыми соединениями.

Прихватка – небольшой шов длиной от 50 до 100 мм, производится расходными материалами, приготовленными для работы. Если используется защитная атмосфера, прихватки тоже делаются в облаке газа. Детали при подготовке желательно соединять с противоположной основному шву стороны. Если прихватки сделаны снаружи, перед сваркой их хорошо зачищают, снимают окалину и верхний оксидный слой. Удобно использовать специальное устройство для точечной сварки, в месте контакта образуется однородный слой.

При подготовке заготовок сложной геометрической формы вместо прихваток делается беглый шов, не превышающий по глубине половины основного. Он зачищается при обработке корня основного шва.

Сборка предусматривает непроизводительные расходы, потерю времени, сил. Однако от надежности положения заготовок зависит прочность металлоконструкции.

Подготовка труб под сварку

Подготовка фрагментов проводится так, чтобы исключить осевое смещение. Для подготовки нержавеющих и толстостенных труб нужны заводские условия. Марка стали влияет на глубину разделки торцов, угол снимаемой фаски

Трубы из углеродистой и низколегированной стали обрабатывают вручную холодным способом. Последовательность операций такая же, как при работе с плоскими деталями. Для резки используют несколько вариантов:

делают раскрой ножницами по металлу;
используют циркулярную пилу, насадку-фрезу или болгарку;
применяют газовый резак.

Процесс подготовки металла к сварке заключается в обработке торцов, сглаживании кромок, снятии фасок, если стенка толще 3 мм.

Для любого вида сварки металл предварительно зачищают по всей окружности. Только для специальных электродов по ржавчине допускается варить металл без зачистки.

Технология газовой сварки для начинающих

По популярности газовая сварка находится на втором месте после электродуговой. Технология относится к виду сварки плавлением. Газосварочное оборудование обеспечивает надежное соединение цветных и черных металлов.

Что такое газовая сварка

Сущность газовой сварки заключается в том, что металл соединяемых заготовок и присадочного материала плавится теплом, выделяемым при сгорании горючих газов. Для получения высокой температуры они смешиваются с чистым кислородом в смесителе газовой горелки. Соотношение компонентов можно оперативно изменять регулировкой объемов, подаваемых в смеситель. Это позволяет настраивать оптимальный режим сварки или резки.

У газовой сварки, по сравнению с дуговой, скорость нагревания рабочей зоны меньше. Эту особенность относят к достоинствам при работе с инструментальной сталью, чугуном, цветными металлами. Сварка этих металлов должна проводиться с медленным нагревом и охлаждением. К ним также относятся некоторые марки легированной стали.

Отличительной особенностью газовой сварки является возможность сваривать почти все металлы.

Достоинства и недостатки

К плюсам газовой сварки относят:

низкую цену оборудования;
возможность сварки и резки в полевых условиях;
регулирование мощности пламени в широких пределах;
сварку большинства видов металла и сплавов ― от алюминия до легированных сталей;
плавный нагрев, предотвращающий деформацию деталей и образование трещин.

Недостатки:

Низкий КПД из-за большого рассеивания тепла. По этой же причине технология не рентабельна при сварке заготовок толщиной больше 5 мм из-за перерасхода газа.
Нагрев большой площади прилегающих к шву участков способствует образованию остаточных напряжений в металле.
При соединении внахлест высока вероятность деформации деталей.
Процесс газовой сварки из-за особенностей принципа работы трудно поддается механизации.
Применение легковоспламеняющихся газов связано с высокой взрывопожароопасностью.

Область применения

Газовую сварку металлов применяют для выполнения:

сборки и ремонта изделий из стали толщиной до 5 мм;
монтажа трубопроводов небольшого диаметра;
наплавки твердых сплавов и цветных металлов на сталь и чугун;
монтажа конструкций из тонкостенных труб;
заделки дефектов на отлитых заготовках.

Широкое распространение газопламенная сварка получила в строительстве, сельском хозяйстве, ремонтных мастерских.

Применяемое оборудование

В комплект оборудования для сварки газом входят:

Водяной затвор для предотвращения повреждения элементов оборудования обратным пламенем. Устанавливается между горелкой и источником ацетилена. По мере испарения воду доливают.
Баллоны с кислородом и горючим газом или генератор ацетилена. По правилам техники безопасности газ не должен контактировать с краской. Поэтому верхнюю часть баллонов не окрашивают. Чтобы при контакте ацетилена с медью не произошел взрыв, на баллонах с этим газом должны устанавливаться вентили из другого металла.
Газовая горелка, обычная или инжекторная.
Редукторы для снижения давления газа и кислорода на выходе из баллонов.
Шланги для соединения газовой горелки с баллонами. На шлангах для горючих газов нанесена желтая полоса.

Если газосварочные работы проводятся в разных местах, оборудование устанавливают на тележку с соответствующими креплениями. На предприятиях устраивают стационарные газовые посты с вентиляцией и шкафами для хранения баллонов.

Какие газы используются при сварке

Для того, чтобы газы сгорали с максимальной эффективностью нужен кислород без примесей. В зависимости от степени очистки он бывает:

высшего сорта (концентрация 99,5 %);
2-го (99,2 %);
3-го (98,5 %).

Так как варят газосваркой не в стерильных условиях, следует учитывать, что при контакте кислорода с техническими маслами может произойти самовозгорание. Баллоны должны храниться в помещении, где нет источников открытого огня в месте, куда не попадают солнечные лучи.

Чаще всего в паре с кислородом используют ацетилен, так как его температура горения доходит до 3400⁰C. Его получают из карбида кальция при растворении в воде.

Обратите внимание!

При высоком давлении или температуре ацетилен взрывается. Поэтому, по правилам безопасности установка водяного затвора обязательна.

Второе место с температурой горения до 2800⁰C занимает пропан. Газовые смеси кислорода с метаном, водородом, парами керосина, блаугазом по температуре значительно уступают лидерам. Применяются для работы только с цветными металлами с низкой температурой плавления.

Расходные материалы

Расходными называют сварочные материалы, необходимые для формирования швов. Для заполнения зазоров между соединяемыми деталями используется присадочная проволока. Ее диаметр выбирают в зависимости от толщины заготовок и способа сварки. Если проволоки нужной марки нет, ее можно заменить полоской металла, из которого сделаны детали.

Для защиты расплавленного металла от окисления при контакте с воздухом используют флюс, который создает защитную среду за счет выделения газов при нагреве. Особенно это актуально при сварке меди и алюминия, а также их сплавов. Для углеродистой стали такая защита необязательна. Во все виды флюса в качестве основного компонента входит борная кислота. Составы готовят в виде пасты, порошка, раствора. Флюс наносят на детали или присадочную проволоку.

Технология и способы газовой сварки

Технология газовой сварки подразделяется на два вида:

Газопламенный вид выполняется с образованием сварочной ванночки за счет плавления кромок деталей и присадочной проволоки.
Газопрессовая сварка выполняется без присадочных материалов и флюсов. После расплавления кромок детали плотно сжимаются между собой и удерживаются до остывания шва.

В обоих случаях кромки предварительно очищают от грязи, ржавчины наждачной бумагой или металлической щеткой. Аналогично обрабатывают присадочные материалы.

Техника газовой сварки позволяет накладывать швы независимо от пространственного положения ― от нижних до потолочных. При наложении потолочных швов расплавленный металл удерживают давлением газовой смеси. Для соединения деталей с предварительно отбортованными кромками присадочная проволока не нужна. Чаще всего газовой сваркой заготовки соединяют встык, угловыми и торцевыми швами реже. Скорость нагревания кромок деталей регулируют углом наклона относительно поверхности деталей. Чем больше его величина, тем быстрее нагревается металл.

На практике применяются следующие способы сварки:

Левый используют для работы с металлами толщиной до 3 мм с низкой температурой плавления. Пламя ведут вдоль стыка справа налево. Для лучшего прогрева кромок деталей совершают колебательные поперечные движения мундштуком. При левом способе газовой сварки присадочную проволоку перемещают перед горелкой. Ее диаметр должен быть в 2 раза меньше толщины деталей плюс 1 мм.
Правый применяют для сварки заготовок толщиной более 3 мм с разделанными под углом кромками. Пламя ведут от левого края стыка к правому, присадочную проволоку, опустив конец в сварочную ванну, продвигают вслед за мундштуком. Ее диаметр не должен превышать половины толщины деталей. За счет лучшей защиты сварочной ванны пламенем при правом способе качество швов выше, чем при левом. Кроме этого на 10% сокращается расход газа и на 20% продолжительность процесса.

У сварки пропаном и альтернативными газами есть особенности, учитывать которые новичкам трудно. Поэтому на начальном этапе обучения для начинающих сварщиков лучше использовать стандартную смесь кислорода с ацетиленом. Отработку навыков проводят на разных видах металла.

Читайте также: