Автоматическая и механизированная сварка в защитных газах

Обновлено: 20.09.2024

Механизированная сварка представляет собой дуговую сварку, в процессе которой подача электрода, преобразованного путем плавления в присадочный металл или перемещение дуги выполняются с помощью управляемых машин и механизмов. С ее помощью специалист по металлу производит стыковые, угловые, тавровые и иные швы.

Нормативные акты, используемые при проведении сварных работ

Перечень основных Государственных стандартов, посвященных механизированной сварке, включает:

ГОСТ 2601-84 Сварка металлов. Термины и определения основных понятий;
ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры;
ГОСТ 19521-74 Сварка металлов. Классификация;
ГОСТ 3.1705-81 Единая система технологической документации. Правила записи операций и переходов. Сварка;
ГОСТ 11969-79 Сварка плавлением. Основные положения и их обозначения;
ГОСТ 29273-92 Свариваемость. Определение;
ГОСТ 30430-96 Сварка дуговая конструкционных чугунов. Требования к технологическому процессу;
ГОСТ 2.312-72 Единая система конструкторской документации. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений;
ГОСТ Р ИСО 17659-2009 Сварка. Термины многоязычные для сварных соединений;
ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения;
ГОСТ 8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

Область использования

Данный вид технологических работ широко используется при производстве:

корпусов судов, узлов и заготовок в судостроении;
резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов;
стальных труб и магистральных трубопроводов;
металлических и железобетонных конструкций в строительстве;
отдельных частей автомобиля в автомобильной промышленности;
мостов;
бытовых металлических изделий (ворота, ограды);
при ремонте сельскохозяйственной и автомобильной техники и др.

Механизированная сварка — это вид сварочных работ, где все ключевые манипуляции, кроме погрузки и разгрузки изделий, выполняются в автоматическом режиме.

Частично механизированная — представляет собой металлообработку, где в ручном режиме осуществляется передвижение горелки и заготовки, погрузка и разгрузка изделий, а проволока поступает механически.

Технология механизированной обработки

Сначала обрабатываемые поверхности подготавливают. Проводят правку для устранения деформаций проката, наносят разметку, выполняют резку металла и обработку кромок. Края подвергают механической обработке абразивными материалами (инструментами) высокой твердости.

Далее выбирают режим сварки. Определяют силу, род и полярность тока, напряжение дуги, скорость сварки, температуру окружающей среды, число проходов, пространственное положение шва.

К электроду подводят электроэнергию, а обрабатываемое изделие заземляют для возбуждения и поддержания дуги. При соприкосновении этих объектов возникает сварочный ток. Под воздействием нагрева металл электрода и кромка изделия плавятся. Расплавленные частицы одного и другого вещества попадают в сварочную ванну, где происходит их смешивание в единую массу. При этом образуется расплавленный шлак, который поднимается на поверхность и образует защитную пленку. Затвердевание металла способствует образованию сварного шва.

На качество места соединения влияет наличие воздуха. Чтобы шов оставался прочным, локацию обрабатывают защитным газом, образующимся при сгорании углерода, или флюсом.

Технология частично механизированной сварки

Частично механизированная сварка предполагает ручное перемещение горелки и (или) заготовки и осуществление погрузки и разгрузки деталей. А вот подача присадочного металла происходит механическим способом. Возможна ручная регулировка сварочных параметров.

Существуют левый и правый способ газовой сварки. Левый способ заключается в перемещении горелки справа налево, при этом также передвигается перед пламенем присадочный пруток. В идеале движение должно носить зигзагообразный характер, перпендикулярный шву.

Правая сварка подразумевает прямолинейное перемещение горелки слева направо. Пламя расположено перед прутком и направлено в сторону расплавленной ванны. Металлический шов остывает не так быстро, как в первом случае. Из-за этого прочность соединения и производительность работ повышаются, а расход газа уменьшается.

Сварочное оборудование

Производство сварных швов реализуется с помощью автоматических и полуавтоматических аппаратов.

Автоматический прибор включает в себя:

Главным элементом автомата является сварочная головка. От того, с какой скоростью (постоянной или переменной) она подает электродную проволоку, зависит скорость плавления.

Полуавтомат обеспечивает подачу проволоки механическим способом. Перемещение дуги по направлению шва реализуется ручным управлением.

Полуавтоматическая техника включает в себя:

Основным элементом механизма является электродержатель. Он сохраняет электрод в определенном положении и обеспечивает подачу тока в зону сварки. Активация дуги происходит посредством замыкания или пусковой кнопки, расположенной на рукояти держателя.

Механизированная сварка под флюсом

Флюс – это порошкообразное вещество для сварки, соответствующее ГОСТ 8713-79. Своими свойствами он напоминает электродное покрытие, а основным веществом является силикатный марганец.

Флюс бывает плавленым и неплавленым. К первым относятся вещества, прошедшие высокотемпературную обработку в печах. Ко вторым причислены флюсы керамического происхождения и порошки, спекшиеся и раздробленные до определенного размера.

Чаще всего сварка под флюсом используется при соединении высоколегированной и нержавеющей стали, алюминиевых и медных сплавов.

Недостатки швов

Дефекты сварочных швов возникают вследствие:

дифференциального нагрева металлического изделия;
усадки расплавленного вещества;
структурных изменений в химическом элементе.

Для предотвращения несовершенства сварки детали закрепляют в специальных инструментах. Этот вариант идеально годится для вязких составов, которые не вызывают образование трещин.

Некоторые сварщики используют метод обратной деформации или метод полного (частичного) устранения внутренних напряжений.

Классический случай устранения недостатков – термическая обработка посредством высокого отпуска. Изделие нагревают до 650°С и после недолгой выдержки медленно охлаждают.

Механизированное производство швов: плюсы и минусы

К преимуществам относят отличное качество готовых изделий, высокую скорость металлообработки, экономию металла (например, в сравнении с заклепочным соединением), снижение стоимости, связанную с уменьшением трудоемкости подготовительных работ. Вес сварной конструкции легче литой или клепаной.

К отрицательным качествам относится высокое энергопотребление сварочных работ и расходных материалов.

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов – универсальный процесс получения качественных сварных соединений

Полуавтоматическая (механизированная) сварка плавящимся электродом в среде защитных газов – электродуговой процесс, при котором подача присадочной проволоки осуществляется роликовым механизмом с электрическим приводом.

Суть процесса

Скорость подачи проволоки синхронизирована со скоростью её плавления, за счет чего поддерживается постоянная длина электрической дуги и равномерный перенос присадочного металла в сварочную ванну. Изоляция зоны нагрева и плавления от газов атмосферы обеспечивается за счет подачи защитного газа через сопло-наконечник ручной сварочной горелки. Управление подачей проволоки, включением и выключением сварочного тока, инициацией дуги и поступлением газа осуществляется одной кнопкой «Пуск/Стоп» на горелке.

По сравнению с постом ручной сварки покрытыми электродами в состав оборудования добавляется электрический механизм подачи сварочной проволоки и газобаллонная аппаратура. При скромных усложнениях резко повышается производительность процесса и улучшается качество сварных соединений.

Производительность увеличивается за счет возможности вести процесс почти непрерывно, и отпадает операция по удалению шлака и зачистке шва.

Область применения

Способ получил самое широкое распространение в сферах деятельности, где изготавливаются металлоконструкции. Это и сборочные цеха машиностроительных предприятий, и строительные площадки, и домашние мастерские. Он вполне пригоден для соединения как малоуглеродистых конструкционных, так и высоколегированных сталей, применим для ответственных конструкций из разных прокатных профилей в любых пространственных положениях. Одним словом, способ сварки полуавтоматом в среде защитных газов – универсален.

Единственным ограничением способа является необходимость при работе на открытых площадках укрывать рабочее место сварщика от ветра и сквозняков, чтобы обеспечить стабильную защиту зоны плавления.

Преимущества и недостатки полуавтоматической сварки

Преимущества и недостатки полуавтоматической сварки в среде защитных газов отражены в таблице.

высокая производительность;
качественное соединение за счет рационального ввода легирующих элементов и раскислителей через проволоку;
отсутствие флюсов и покрытий, следовательно, не нужно удалять шлак;
меньшие отходы = выше эффективность

усложнение аппаратуры (по сравнению с ручной дуговой сваркой);
дополнительные мероприятия по защите при работе на открытых площадках;
дополнительные затраты на снабжение защитными газами

Какие газы используются

Теоретически возможно добавление любого газа в сварочную смесь. На практике для сварки стали применяют углекислый газ по ГОСТ 8050-85. Главным критерием выбора данного продукта выступает его доступность и, соответственно, цена.

Углекислый газ поставляется в стандартных баллонах. Полный 40-литровый баллон содержит 24 кг жидкой углекислоты, что соответствует 12 000 литрам газовой фазы при нормальном давлении. При среднем расходе 10 литров в минуту этого хватает на 20 часов непрерывной работы одного сварочного поста.

Примерная стоимость баллонов с углекислым газом разных объемов на Яндекс.маркет

Для ориентировочной оценки расхода материалов можно применять следующую зависимость: на 1 кг наплавленного металла расходуется 1,1 кг СО2 и 1,35 кг сварочной проволоки. Значит, на 1,2 кг проволоки приходится 1 кг углекислоты в жидкой фазе.

При проведении работ с использованием углекислого газа в закрытых помещениях надо помнить (!), что двуокись углерода относится к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76, имеет удельный вес больше, чем у воздуха, и СО₂ имеет свойство накапливаться внизу. По нормам допускается его содержание до 9 г/куб. м.

В последнее время на рынке широко представлены готовые сварочные смеси, состоящие из заданных соотношений углекислого газа и аргона. Для гарантированного получения правильных пропорций защитных газов в смеси лучше процесс смешивания производить самостоятельно.

Режимы полуавтоматической сварки в среде защитных газов

Режимы полуавтоматической сварки в среде защитных газов представлены в таблице.

Используемое оборудование

Сварочный пост для полуавтоматической сварки в среде защитных газов содержит:

Источник тока.
Механизм подачи проволоки.
Газобаллонную аппаратуру:

баллоны с углекислотой, подсоединённые через газовый коллектор;
редуктор для регулировки расхода газа;
ротаметр для измерения расхода;
дополнительно: смеситель, подогреватель, осушитель;
соединительные газовые шланги.

Приточно-вытяжную вентиляцию.

Сварочные полуавтоматы

Сварочный полуавтомат представляет собой установку для механизированной сварки, объединяющую в себе источник питания, подающий механизм, горелку, блок управления процессом с пультом дистанционного управления. Может работать как в постоянном, так и в импульсно-дуговом режиме.

В настоящее время широкое распространение получили инверторные аппараты постоянного тока. Модельный ряд включает в себя всю линейку от малогабаритных бытовых приборов, работающих от домашней электросети напряжением 220 В. На рынке в полной мере представлены установки с полным набором функций, которые позволяют сваривать не только нержавеющие стали, но и цветные металлы (алюминий, медь), а также их сплавы.

Примерная стоимость инверторных аппаратов постоянного тока на Яндекс.маркет

Механизмы подачи проволоки служат для поступления проволоки в сварочную горелку с заданной скоростью и состоят из электродвигателя, редуктора, прижимных и подающих роликов, а также кассеты с проволокой. Существуют различные варианты исполнения подающих механизмов — закрытого и открытого типа. Бывают простые механизмы, состоящие из одной пары роликов, но в профессиональных полуавтоматах чаще встречаются четырех- и более роликовые агрегаты.

Примерная стоимость механизмов подачи проволоки на Яндекс.маркет

Для обеспечения стабильной подачи сварочной проволоки на несколько десятков метров от пульта управления могут применяться промежуточные механизмы подачи. Это позволяет увеличить зону проведения сварочных работ. Промежуточные механизмы синхронизируются с основным, что обеспечивает бесперебойную работу полуавтомата и газового оборудования.

Технология

Технология включает в себя все этапы, такие, как:

подготовку свариваемых кромок;
оптимальный выбор и подготовку сварочных материалов;
настройку режимов сварки;
правильную технику ведения процесса сварки;
осмотр и контроль качества сварных швов.

Процесс сварки ведется с учетом типа соединений: стыковое, внахлестку, угловое «в лодочку», тавровое, принимая во внимание пространственное положение сварных швов. Горизонтальные швы проходят «углом назад» и «слева направо» без поперечных колебаний. Вертикальные швы «снизу вверх» — для малых толщин и «снизу вверх» для толщины более 4 мм.

Для заполнения разделки совершают поперечные колебательные движения. В процессе сварки перед каждым последующим проходом необходимо удалять наплавленный шарик на кончике проволоки.

Автоматическая сварка в среде защитных газов

Упрощение технологии сваривания, которое не ведет к ухудшению качества, помогает сделать данный вид соединения металла еще более востребованным. Автоматическая сварка в среде защитных газов на данный момент является одним из основных вариантов серийного производства сварных изделий. Это вполне оправдано теми факторами, что автоматика позволяет достичь высокой производительности, скорости создания деталей и достойного качества. В то же время сама технология применения защитных газов становится гарантией качества, так как именно данный метод считается одним из самых надежных. Хотя себестоимость применения газовой защиты выше, чем у ручной дуговой сварки, она дает более надежное соединение. Особенно это проявляется во время работы с тонкими листами, цветными металлами и сложно свариваемыми сплавами.

Автоматическая сварка в среде защитных газов

Правильная настройка параметров автомата дает возможно исключить появление дефектов из-за человеческой неаккуратности. После подбора параметров, техника будет проводить сварку одинаково во всех случаях, что и требуется для серийного производства.

Область применения

Автоматическая сварка в СО2 больших толщин, а также прочие ее разновидности используются преимущественно в промышленности. Для частного применения такие параметры оказываются невостребованными. Для серийного производства это незаменимая вещь, но для изготовления 1-2 деталей лучше воспользоваться обыкновенным ручным методом. Ремонт также невозможно привести с помощью этой технологии.

Цеха по производству металлоконструкций, предприятия занимающиеся выпуском металлических изделий и прочие сферы, основанные на серийном производстве, обязательно используют такую технику. Даже сложность работы с газом не останавливает ее развитие. Ведь здесь все сводится к подготовительным работам, которые должны выполняться на высоком уровне, благодаря чему и обеспечивается одинаковое качество для каждого изделия в партии.

Преимущества

Данная технология не зря получила широкое распространение в промышленности, так как она обладает рядом преимуществ:

Высокая производительность процесса сварки, если речь идет о серийном производстве;
Все делается одинаково по заданным настройкам, так что нет негативного человеческого фактора;
Швы обладают высоким качеством, так как газ дает отличную защиту;
Можно соединять сложно свариваемые, и даже разнородные металлы;
Для обслуживания автомата не требуется большого количества людей.

Недостатки

В качестве недостатков стоит отметить следующие факторы:

При ошибке в параметрах, брак распространится на всю серию изделий;
Техника имеет ограниченный предел настроек, так что не все параметры можно подобрать;
Стоимость оборудования делает данную технику недоступной для многих людей;
Нет возможности создать шов в любом положении и с любыми параметрами, так как для этого система может не обладать достаточными параметрами, тогда как вручную это сделать намного проще.

Принцип работы и технология механизированной сварки

Автоматическая сварка в защитных газах проводится с использованием сварочной проволоки или электродов без покрытия использует два основных принципа действия. От электросварки здесь взято разогревание металла до состояния плавления при помощи электрической дуги. Для этого могут использоваться как плавкие, так и неплавкие электроды. Отсутствие покрытия компенсируется газовой оболочкой. Сам принцип сваривания практически не отличается от того, что используется в ручной сварке защитными газами.

Автоматическая сварка в защитных газах

Главным отличием является то, что установка обладает системой управления, которая помогает проводить все процедуры без участия человека. В ней имеется ряд параметров, которые нужно выставлять для создания соответствующего режима, а затем включается все на поток. Настройка является одним из самых сложных процессов, в данном деле.

«Важно!
Тут нужно четко придерживаться технологии, так как малейший недочет может привести к браку всей партии.»

Используемые защитные газы

В данной сфере может использоваться несколько разновидностей защитных газов, у каждого из которых есть свои свойства и особенности. Среди основных газов следует выделить такие:

Гелий – редко используется, но хорошо подходит для изделий с большой толщиной проварки; – относительно дешевый и безопасный вариант, но годен преимущественно для углеродистых сталей средней толщины; – данный вид газа не часто встречается в сварке, но для особых случаев его все же применяют.

Сварочные материалы и оборудования

В качестве основных сварочных материалов и используемого оборудования применяются следующие вещи:

Неплавкий электрод;
Горелка;
Защитный газ;
Автоматическая система для подачи заготовок и управления сварочными инструментами;
Сварочная маска.

Оборудование для автоматической сварки в среде защитных газов

Техника безопасности

Чтобы процесс проходил максимально безопасно, необходимо проверить целостность шлангов, соединяющих горелку и источники газа. Также нужно проверить, чтобы ничего не травило, так как в ином случае будет опасность взрыва. Все настройки, ремонтные работы и прочие манипуляции проводятся только тогда, когда аппаратура отключена от сети. Во время процесса сварки запрещается вмешиваться в него.

Заключение

Автоматическая сварка выводится в особый разряд, так как эта технология стоит обособленно. Здесь не применяется человеческий труд непосредственно, так как основные манипуляции отводятся машине. Человеку нужно только следить за всем происходящим и задавать настройки. В то же время это повышает ответственность, так как по невнимательности можно создать такую ситуацию, когда вся партия изделий окажется непригодной для использования из-за имеющихся дефектов. В остальном это очень эффективный процесс.

Сварка в среде защитных газов

Защитные газы являются одним из лучших средств, которые могут уберечь сварочную ванну от влияния внешних факторов. Чтобы условия сварки были максимально приемлемыми, на расплавленный металл не должно ни что воздействовать, кроме электрической дуги и ничего не должно попадать в нее, кроме расплавленного присадочного материала. Сварка в среде защитных газов соответствует заявленным условиям и поэтому активно применяется в промышленности, строительстве, ремонтных цехах и прочих областях.

Процесс сварки в среде защитных газов

Здесь удачно объединяется технология использования газа и электрической дуги. Это позволяет объединить преимущества обоих вариантов и получить такое средство соединения металла, которое бы могло гарантировать надежность эксплуатации. Универсальность применения обусловлена большим количеством газов, используемых здесь. Для каждого типа металла можно подобрать свою разновидность, особенности которой будут соответствовать заданным условиям. Механизированная сварка в среде защитных газов позволяет соединять все типы металлов, которые применяются в производстве. Это касается их сплавов и даже разнородных деталей.

Свою популярность сварка в среде защитных газов получила благодаря своим положительным качествам, среди которых стоит отметить следующие:

Качество соединения существенно превосходит многие другие способы сварки;
Некоторые виды защитных газов имеют относительно невысокую стоимость;
Освоение данной методики для сварщиков, которые уже обладают опытом работы, не составляет большого труда;
Соединение может происходить как на малых толщинах, так и для более толстых деталей;
Сварка получает высокий уровень производительности;
Работа с нержавейкой, алюминием, медью и прочими цветными металлами и их сплавами уже не вызывает большого труда, так как благодаря газовой защите, многие проблемы с ними решились.

Недостатки сварки в защитных газах оказываются не столь существенными, как преимущества, но все же имеются:

Ветер может сдувать защитный газ, который выходит с горелки, что в итоге лишает сварку основного преимущества;
Применение в закрытых помещениях, где нет проветривания, также не рекомендуется, так как это связано с риском взрыва и загазованности помещения;
Подготовка полуавтомата занимает много времени, так что его применяют только для серьезных работ;
Такие газы как аргон обладают высокой стоимостью и некоторые швы оказывается делать не выгодно с экономической точки зрения.

Режимы Технология сварки

Сварка в защитных газах оказывается весьма эффективной, но для достижения высокопоставленных результатов нужно точно придерживаться технологии. Технология сварки в защитных газах имеет ряд отличий от других способов, что сказывается на технологии ее проведения.

В самом начале идет подготовка металла под сварку. Хоть здесь она оказывает на столь большое влияние, но ее стоит привести. После этого идет подключение и настройка оборудования, чтобы оно соответствовало требуемым режимам сваривания. Дальнейшим этапом будет розжиг дуги, который производится одновременно с подпаливанием пламени горелки.

«Важно!

Если процедура сваривания требует предварительного подогрева, то стоит включить горелку заранее и прогреть ею заготовку.»

После того, как сварочная ванна начала образовываться вокруг электрической дуги, можно подавать проволоку. Для этого используется специальное механизированное устройство, которое позволяет обеспечить подачу с постоянной скоростью. Это удобно, когда нужно сделать длинный шов, не разрывая дуги. Неплавкий электрод позволяет поддерживать дугу максимально длительный период времени.

При использовании постоянного тока, сварка производится на обратной полярности. В данном случае сокращается вероятность разбрызгивания, но увеличивается расход металла. Дело в том, что коэффициент наплавления в данном случае будет значительно снижен. При прямой полярности он оказывается в 1,5 раза выше. Ведение ванны желательно осуществлять слева направо, чтобы специалист мог видеть, как формируется шов, а не действовать вслепую. Все манипуляции осуществляются по направлению к себе.

Схема подачи газа при наплавлении

Формирование шва происходит просто, так что мастеру нужно только ровно вести аппарат на одинаковой скорости. При хорошо настроенном механизме подачи так можно провести до самого конца шва. После отрыва дуги, который должен совершаться по направлению обратному, куда шел шов, может потребоваться дополнительное прогревание.

Схема сварки в среде защитных газов

Защитный газ для сварки полуавтоматом подбирается для каждого случая в отдельности, так как у всех них свои свойства. Есть, конечно же, и универсальные газы, но везде есть особенности применения.

Аргон является как раз тем самым универсальным вариантом. Он отличается более высокой стоимостью и высоким уровнем защиты, которые существенно превосходит остальных. Это инертный газ, создающий непроницаемую оболочку. Он оказывается вреден для здоровья при использовании, так что здесь обязательно нужно использовать средства индивидуальной защиты.

Водород относится к редко используемым газам. Он поставляется в баллонах в сжиженном состоянии под большим давлением. Особенности сварки в защитных газах с водородом выводят его в особую категорию. Лучше всего он подходит для сварки меди.

Азот также дает защитную среду во время сварки. Механизированное соединение металлических изделий в среде азота обходится относительно недорого и при этом обладает высокими прочностными характеристиками. Газ без запаха и цвета, а также не взрывоопасен.

Углекислота очень часто используется в качестве защитного газа. Она обладает невысокой стоимостью и хорошо подходит для сварки сталей со средним и низким содержанием углерода. Ею можно выполнять основную массу производственных операций.

Стандарты

Данный процесс производится согласно ГОСТ 14771-76. Этот стандарт включает в себя положения о сварных швах, создаваемых электродуговой сваркой проводимой во всех видах защитных газов.

Среди современного разнообразия методик, данный тип сварки занимает уверенное место. Соотношение стоимости получения шва, его качества и простоты применения является одними из лучших на сегодняшний день.

Читайте также: