Автоматические и полуавтоматические сварки наплавки

Обновлено: 05.07.2024

Весьма перспективным способом восстановления и упрочнения поверхностей деталей, позволяющим значительно увеличить производительность труда по сравнению не только с ручной, но и механизированной сваркой в углекислом газе, является сварка и наплавка порошковой проволокой. Отличительная ее особенность по сравнению с другими механизированными способами состоит в том, что она сочетает преимущества и ручной сварки – простоту и мобильность, и механизированной сварки в углекислом газе – большую производительность и высокое качество сварных соединений.

Использование порошковой проволоки для наплавочных работ позволяет значительно расширить номенклатуру наплавляемых сталей, так как для большинства из них нельзя получить металлургическим путем соответствующую монолитную легированную проволоку.

Идея применения электродов, имеющих прочную токопроводящую оболочку и менее прочную «сердцевину», состав которой можно изменять, была выдвинута в XIX веке великим русским изобретателем Н.Н. Бенардосом – родоначальником электродуговой сварки. В 30-е годы впервые в истории сварочной техники советский инженер В.Е. Сахнович экспериментально доказал возможность применения электродов, состоящих из тонкостенной стальной трубки и сердечника из сварочного флюса для автоматической сварки открытой дугой, т. е. не имеющей внешней защиты углекислым газом или флюсом. Он применял электроды, изготовленные из цельнотянутых стальных трубок, в которые засыпали порошкообразный сухой флюс; концы трубок заваривались, и они обжимались на 1,5…2,0 мм с целью уплотнения шихты. Они были названы В.Е. Сахновичем «электродами с внутренней обмазкой». В начале 60-х годов в Институте электросварки им. Е.О. Патона была предложена трубчатая электродная проволока, получившая название «порошковая проволока для производства сварочных работ». Сварка порошковой проволокой непрерывно совершенствуется, и этот механизированный способ дуговой сварки находит все большее применение как в нашей стране, так и за рубежом.

Автоматическая и полуавтоматическая наплавка порошковой проволокой

Порошковые проволоки представляют собой трубчатую сложного внутреннего сечения проволоку, заполненную порошкообразным наполнителем (рис. 8). Наполнитель имеет состав, соответствующий покрытиям электродов для сварки. Масса порошкообразного наполнителя составляет от 15 до 40 % веса проволоки.

Порошок, входящий в состав порошковой проволоки, при ее расплавлении электрической дугой выполняет следующие функции:

· обеспечивает газовую и шлаковую защиту сварочной ванны от воздействия окружающей среды;

· способствует раскислению сварочной ванны;

· легирует сварной шов;

· стабилизирует дуговой разряд.

Рис. 8. Порошковые проволоки для сварки и наплавки: а – внешний вид; б – сечения проволоки

По способу защиты порошковые проволоки делятся на самозащитные и используемые с дополнительной защитой газом (СО2) или флюсом. Самозащитные проволоки, как правило, применяются и для производства сварных конструкций, и для наплавки деталей. Порошковые проволоки, используемые с дополнительной защитой, применяются в основном для наплавочных работ.

Наплавка порошковой проволокой с внутренней защитой основана на введении в сердечник проволоки кроме легирующих компонентов также шлакообразующих и газообразующих материалов. Применение флюсовой и газовой защиты при наплавке такой проволокой не требуется. Легирующие элементы порошковой проволоки переходят в шов, а газои шлакообразующие материалы создают защиту металла от азота и кислорода воздуха. В дуге тонкая пленка расплавленного шлака покрывает капли жидкого металла и изолирует их от воздуха. Разложение газообразующих материалов создает поток защитного газа. После затвердевания на поверхности наплавленного валика образуется тонкая шлаковая корка, которая может не удаляться при наложении последующих слоев. При наплавке используют различные самозащитные порошковые проволоки. Для наплавки низкоуглеродистых слоев используют сварочные проволоки типа ПП-АН3 и др. Для наплавки деталей, работающих при больших давлениях и повышенных температурах, применяют порошковую проволоку ПП-3ХВ3Ф-О (буква «О» в обозначении марки порошковой проволоки указывает, что данная порошковая проволока предназначена для наплавки открытой дугой). Наплавку деталей, подвергающихся интенсивному абразивному износу, производят самозащитной порошковой проволокой ПП-У15Х12М-О. Разработаны порошковые проволоки для исправления (заварки) дефектов стального литья (ППс-ТМВ6, ППс-ТМВ29, ППс-ТМВ14, ППс-ТМВ15, ВЕЛТЕК-Н210, ВЕЛТЕК-Н215).

Технология выполнения наплавки самозащитной порошковой проволокой в основном ничем не отличается от технологии наплавки в углекислом газе. Открытая дуга дает возможность точно направлять электрод, наблюдать за процессом формирования наплавляемого слоя, что имеет большое значение при наплавке деталей сложной формы.

Преимущества этого способа: применение менее сложной аппаратуры по сравнению с аппаратурой, используемой при наплавке под флюсом и в защитном газе, а также возможность выполнять наплавочные работы на открытом воздухе; увеличивается производительность по сравнению с наплавкой под флюсом и в защитных газах, снижается себестоимость наплавки. Порошковая проволока дает возможность более экономично расходовать легирующие вещества, поэтому очень перспективна. Рекомендуемые марки порошковой проволоки для наплавки различных деталей приведены в прил. 2.

Обычно порошковые проволоки используют для сварки шланговыми полуавтоматами. Ввиду возможности наблюдения за образованием шва техника наплавки различных изделий практически не отличается от техники их наплавки в защитных газах плавящимся электродом. При многослойной сварке или наплавке порошковой проволокой поверхность предыдущих слоев следует тщательно зачищать от шлака.

Наплавка порошковыми проволоками имеет свои недостатки. Малая жесткость трубчатой конструкции порошковой проволоки требует применения подающих механизмов с ограниченным усилием сжатия проволоки в подающих роликах. Наплавка может осуществляться только в нижнем и редко в вертикальном положении. Это объясняется тем, что образующаяся сварочная ванна повышенного объема, покрытая жидкотекучим шлаком, не удерживается в вертикальном и потолочном положениях силой поверхностного натяжения и давлением дуги. Существенный недостаток порошковых проволок, сдерживающий их широкое промышленное применение, – повышенная вероятность образования в швах пор, вызываемая наличием пустот в проволоке. Кроме того, нерасплавившиеся компоненты сердечника, переходя в сварочную ванну, способствуют появлению газообразных продуктов. Повышает вероятность образования пор также влага, попавшая в наполнитель при хранении проволоки, кроме того, смазка и ржавчина, следы которых имеются на металлической оболочке.

Автоматическая и полуавтоматическая наплавка

Автоматическая электродуговая наплавка под слоем флюса — один из основных методов восстановления изношенных деталей, применяемых на предприятиях, ремонтирующих машины транспортного строительства. Этот способ наплавки разработан Институтом электросварки им. Е. О. Патона.

Сущность способа: электрическая дуга горит между электродной проволокой и наплавляемой деталью под защитой флюса. Процесс протекает следующим образом. В зону горения дуги автоматически непрерывно и равномерно подается электродная проволока или лента. Под действием температуры дуги (6000— 7000° С) часть флюса расплавляется и на поверхности металла создается шлаковый слой, защищающий расплавленный металл от вредного воздействия воздуха.

Рис. 20.3. Схемы наложения валиков при наплавке:

а — правильное; б — неправильное.

Для наплавки может быть использована любая сварочная головка, однако лучше применять специальные наплавочные головки. Наиболее распространены наплавочные головки А-580М, А-384МК, А-874Н. Это универсальные аппараты, позволяющие работать как на постоянном, так и переменном токе. Наплавочный аппарат А-874Н может использоваться для восстановления цилиндрических и плоских деталей как под флюсом, так и в среде углекислого газа и открытой дугой при использовании сплошной или порошковой проволоки или ленты. Аппарат имеет механизм поперечного колебания электрода, что позволяет выполнять широкослойную наплавку.

Источником питания служат обычные сварочные преобразователи ПСО и ПС или селеновые выпрямители. В качестве механического оборудования обычно применяют старые токарные станки. В центрах станка устанавливают деталь, на суппорте монтируют головку и вспомогательное оборудование. Для уменьшения частоты вращения станка устанавливают понижающий редуктор. На схеме показана работа наплавочной установки: электродная проволока 4 подается автоматической наплавочной головкой 3 через мундштук 5 к наплавляемой детали 7, которая вращается. Одновременно в зону дуги из бункера 6 подается флюс.

Автоматическая наплавка под слоем флюса по сравнению с ручным способом в несколько раз повышает производительность благодаря увеличению скорости наплавки и улучшает качество наплавки: шов получается однородный и плотный, сохраняются легирующие добавки, качество наплавки не зависит от индивидуальных навыков сварщика; уменьшает расход материалов; почти полностью устраняет потери электродной проволоки; исключает изготовление электродов с обмазкой; позволяет использовать флюс 2—3 раза; сокращает расход электроэнергии в результате устранения непроизводительного нагрева основного металла, лучеиспускания и потерь на разбрызгивание и угар, имеющих место при ручном способе; снижает расходы, связанные с механической обработкой после наплавки, так как благодаря равномерной толщине наплавленного слоя уменьшается припуск для последующей обработки; улучшает условия труда сварщиков, так как отсутствует мощный световой поток, сопровождающий ручную сварку, и уменьшается выделение, вредных газов.

Рис.20.5. Схема установки для вибродуговой наплавки:

1 – деталь; 2 – мандштук; 3 – шланг для подачи охлаждающей жидкости; 4 – сварочная проволока; 5 – подающий механизм; 6 – кассета с проволокой; 7 – вибратор.

Наплавочные головки применяют с электромагнитным вибратором (головки УАНЖ, ОКС-6569) или с механическим вибратором (головки ГМВК, ВГ). Источники тока должны иметь жесткую характеристику (тип ВС).

Наплавка ведется проволокой диаметром 1,25—2 мм на режимах: скорость подачи проволоки — 60—90 м/ч, ток—120—180 А, шаг наплавки— 1,6—2 диаметра проволоки, амплитуда колебаний электрода—1,5—2 мм, его вылет—5—8 мм, скорость наплавки — 30—60 м/ч.

Этот способ применяют для наплавки цилиндрических деталей диаметром до 100 мм при износе не более 2 мм на сторону, работающих при незначительных динамических нагрузках. Его преимущества: возможность наплавки деталей небольших диаметров, так как при наплавке деталь нагревается незначительно и не подвергается деформации. Недостатки: значительное снижение усталостной прочности деталей (на 30—40%) и возможность появления микротрещин.

Одним из перспективных способов, улучшающих вибродуговую наплавку, является наплавка в газожидкостной среде. В отличие от наплавки в жидкости здесь атмосферный воздух вытесняется из зоны наплавки струей кислорода при низком давлении (0,02—0,04 МПа). Вместе с кислородом в зону наплавки постоянно подается небольшое количество воды (0,3 л/ч). Попадая в зону горения дуги, вода испаряется, а диссоциирующий из нее водород снижает окислительное действие кислорода.

Кислород подается к месту сварки из баллона 12 через редуктор 11, дозирующий жиклер 7 и газоподводящее сопло 2 под давлением. Вода поступает из напорного бака 5 через матерчатый фильтр 4 и дозирующий кран 6. Электродная проволока с кассеты 10 подается к наплавляемой детали 1 через трубку в мундштуке 3 подающим механизмом 9 вибродуговой головки 8. Наплавку осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Источником тока 13 служит преобразователь ПСГ-500 с балластным реостатом. Для придания устойчивости дуге в сварочную цепь включают дроссель 14.

Этот способ наплавки успешно применяют для восстановления ряда деталей, в том числе распределительных валов и шатунов двигателей. При этом долговечность их не уступает новым деталям, а стоимость ремонта на 30—40% ниже.

Рис. 20.6. Схема установки для вибродуговой наплавки в газожидкостной среде:

1 — наплавляемая деталь; 2 — газоподводящее сопло; 3 — мундштук; 4 — матерчатый фильтр; 5 — напорный бак; 6 — дозирующий кран; 7 —дозирующий жиклер; 8 — вибродуговая головка; 9 — подающий механизм; 10— кассета; 11— редуктор; 12 — баллон; 13 — генератор; 14 — дроссель.

Наплавка в защитной газовой среде может быть автоматической или полуавтоматической. Для этого используют обычные наплавочные головки, указанные выше.

Особенностью этого способа является то, что сварочная дуга горит в струе газа, который вытесняет воздух из зоны горения дуги, защищая расплавленный металл от азота и кислорода воздуха.

В качестве газовой среды могут применяться углекислый газ, водяной пар, газожидкостная струя. Наиболее распространена наплавка в защитной среде углекислого газа. Углекислый газ поставляют в стальных баллонах черного цвета с надписью «Углекислота».

Газ через осушитель 5, электрический подогреватель 4, понижающий редуктор 3, расходомер 2 и рукав 1 для подачи газа поступает к газоэлектрической горелке 11.Одновременно к горелке поступают электродная проволока и ток. Осушитель представляет гобой патрон, наполненный силикагелем или медным купоросом.

Во время горения углекислый газ взаимодействует с расплавленным металлом, что может вызвать его окисление. Для нейтрализации воздействия газов на металл применяют электродную проволоку с повышенным содержанием марганца, хрома, кремния, которые обладают свойствами раскислителей. Расход углекислого газа зависит от силы сварочного тока и находится в пределах 8—15 л/мин. Давление газа, выходящего из редуктора, должно быть не более 0,25 МПа.

Рис. 20.7. Схема установки для наплавки в среде углекислого газа:

1 — рукав для подачи газа; 2 — расходомер; 3 — редуктор; 4 — подогреватель газа; 5 — осушитель; 6 — баллон; 7 — аппаратный ящик; 8 — сварочный генератор; 9— механизм для подачи сварочной проволоки; 10— электродная проволока; 11 — газоэлектрическая горелка.

Деталь наплавляют короткой дугой, чем достигается устойчивое ее горение и хорошее формирование валика. Этот способ эффективен при восстановлении мелких деталей, глубоких внутренних поверхностей, деталей сложной формы.

Наплавка деталей в среде углекислого газа по сравнению с наплавкой под флюсом повышает на 20 —30% производительность, исключает образование шлаковой корки, позволяет наплавлять детали небольшого диаметра (начиная от 10 мм), обеспечивает более глубокий провар. Недостатки: необходимость применения более дорогой проволоки, повышенное разбрызгивание металла, дополнительные расходы по транспортированию баллонов с газом.

Плазменная наплавка является одним из новых перспективных способов. Сущность процесса: присадочный металлический порошок вдувается несущим газом в электрическую дугу (непереходящая дуга), которая оплавляет порошок и переносит на поверхность детали, оплавленную электрической дугой (переходящая дуга).

Присадочный порошок приготовляют из сплавов на основе никеля, кобальта и железа.

Переходящая дуга горит между вольфрамовым электродом и внутренним соплом горелки, образуя высокотемпературную плазменную струю (температура 16 000—24 000° С).

Плазменная струя представляет собой газ высокой степени ионизации, обладающий электропроводностью и высокой температурой. Плазменную струю получают путем нагрева плазмообразующего газа в электрической дуге, горящей в закрытом пространстве — плазменной горелке или плазмотроне.

Образование плазмы происходит в специальной плазменной головке ИМЕТ-107, которая состоит из корпуса, электрододержателя, сопла для подачи защитного газа, водоохлаждаемого сопла.

При работе в горелке движутся три потока газа: плазмообразующий (аргон), несущий и защитный (аргон, гелий, азот). Первый защищает электрод от окисления, стабилизирует и сжимает дугу; второй — подает присадочный порошок в горелку и вдувает его в дугу; третий — защищает наплавляемый металл от окисления.

Источником питания непереходящей дуги служат преобразователи ПСУ-500, ток в дуге 16—25 А при напряжении 10—12 В. Для питания переходящей дуги используют преобразователь ПСО-300, ток до 130 А.

Рис. 20.8. Схема установки для плазменной наплавки с вдуванием порошка в дугу:

1 — дроссель; 2 — осциллятор; 3 — плазмообразующий газ; 4— вольфрамовый электрод; 5 — внутреннее сопло горелки, 6 — питатель для подачи порошков; 7 — наружное сопло; 8 — защитный газ; 9 — защитное сопло; 10 — несущий газ; 11 — наплавляемая деталь; 12—источник питания переходящей дуги (ПС-500); 13 — источник питания непереходящей дуги (ПС-300); 14 — балластный реостаг; 15 — конденсатор.

Достоинства этого способа: возможность наплавлять различные сплавы, хорошее качество наплавленного металла и высокая производительность процесса (6 кг/ч).

Сущность электроконтактной наплавки состоит в том, что на изношенную поверхность детали контактной сваркой приваривают присадочную электродную проволоку (или ленту) по винтовой линии с перекрытием смежных валиков (рис. 20.9). Одновременно присадочная проволока подвергается давлению наплавляющим роликом. Прочная связь между валиками отформованной проволоки и поверхностью детали обеспечивается благодаря плавлению тончайших поверхностных слоев металла в месте контакта, сопровождающемуся диффузией и схватыванием. Процесс электроконтактной наплавки протекает при токе 5 000—10 000 А, напряжении 2—7 В. Давление до 150 Н на ролик создается гидроцилиндром или силовым винтом и пружиной. Ток, благодаря наличию специального прерывающего устройства, поступает кратковременными импульсами, которые вызывают разогрев присадочного материала и детали в месте контакта.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка

Автоматическая и полуавтоматическая сварка – чем отличаются данные технологии? Обычный человек, скорее всего, затруднится дать ответ на этот вопрос, да ему и не нужно. Но в некоторых ситуациях выбор между тем или иным методом может сыграть существенную роль.

К примеру, автоматическая сварка – это высокая скорость работы и отменное качество шва. Для использования полуавтоматического оборудования не требуется каких-то особых условий, оно более экономичное. И на этом отличия между технологиями не заканчиваются. Так на каком же методе остановиться? Давайте разбираться.

Чем автоматическая сварка отличается от полуавтоматической

Различия в первую очередь проявляются в особенностях используемой аппаратуры. Однако для начала остановимся на сложности последней. Оборудование для автоматической и полуавтоматической сварки может работать с флюсом, защитным газом, также возможно применения порошковой проволоки. Основное отличие агрегатов для автоматической и полуавтоматической сварки заключается в том, насколько работник задействован в производственном процессе.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка имеют свои достоинства и возможности, которые и рассматриваются при выборе метода. Существует несколько типов автоматов:

с одним или несколькими электродами, которые одновременно выполняют соединения;
подвесные системы со смещающейся сварочной головкой и стационарным расположением остальных частей, их используют для фигурных швов;
самоходные, которые перемещаются на тележке, у них подвижна не только головка, но и весь механизм, применяются они при конвейерной системе производства;
тракторы сварочные – устройства, двигающиеся по заготовке или направляющим и выполняющие длинный шов, примером может служить производство сварочной трубы.

Еще одной классификацией автоматического оборудования является разделение по разновидностям сварочного процесса:

работа ведется снизу (нижнее положение);
горизонтальное соединение на вертикальных поверхностях;
сваривание с принудительным формированием шва.

Оператор не принимает непосредственного участия в работе, не следит за расположением электрода и горелки. Основная функция работника – настройка аппаратуры и проверка ее работоспособности.

Автоматические установки – это сложное оборудование. Такие устройства имеют блок управления и электронные системы, большой срок окупаемости, стоят достаточно дорого. Поэтому покупка автоматов небольшими производствами, мастерскими – нерентабельна.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Срок окупаемости полуавтоматов небольшой. Они часто используются для сварки высокой сложности вне производства, на выезде. В полуавтоматическом оборудовании механической является только подача присадочной проволоки. Она помещается на направляющие ролики и автоматически двигается. Скорость ее перемещения регулируется оператором.

Классифицируют полуавтоматическое оборудование по:

числу электродов;
назначению (они могут работать со сталью, чугуном, цветными металлами);
функциональности: аппаратура может работать без газового оборудования и подходить для любого вида сварки.

С такими аппаратами работают опытные специалисты, поскольку одновременно происходит регулировка подачи газа, отслеживание и поддержка расстояния между металлом и аппаратом, удержание дуги.

Технологии автоматической и полуавтоматической сварки

Сварочная токопроводящая головка является основным узлом оборудования. На нее подается создающий дугу разряд и проволока.

Сварка в автоматическом режиме происходит чаще всего с применением присадки в виде проволоки. Она, как правило, закрепляется на катушке и специальной бобине. Скорость подачи и траектория движения проволоки задается с помощью системы роликов. Сначала проволока выпрямляется, а потом уже подается на мундштук, который направляет ее в рабочую зону. Располагается он обычно над местом работы.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Формирование дуги с помощью автоматического оборудования происходит так же, как и при ручной сварке, то есть пробой заряда идет в процессе смыкания поверхности заготовки и электрода. Присадка в данном случае является коротким плавящимся электродом, за счет расположения электродуги и контакта. При этом длина электрода в процессе работы не уменьшается, поскольку происходит непрерывная подача проволоки.

Марка оборудования влияет на размер сварочной зоны. Мундштук и металл не перегреваются, если правильно настроить аппаратуру. Зажигание дуги с помощью инверторного источника может происходить без непосредственного контакта детали и электрода. При фиксированной длине электродуги электрод редко залипает в процессе короткого залипания по капле. Происходит стабильная подача металла в сварную ванну. Если падает капля, то проволока начинает движение назад с холостым ходом. Тем самым происходит увеличение дистанции и поддержание электроразряда. При ручной сварке невозможно обеспечить столь высокую стабильность работы.

Специфика сварки имеет большое влияние на выбор технологии соединения. Наиболее популярна сварка:

В защитной газовой среде. Качественный шов можно получить с использованием гелия, аргона и разных смесей.
Электрошлаковая. Ток, проходя через жидкий шлак, способствует выделению тепла, расплавляющего как заготовку, так и присадочную проволоку. Такой вид сварки дает минимально возможное проникновение водорода в металл, создавая большую ударную вязкость шва.
Под флюсом. Считается одной из самых производительных. Данная технология используется на металлургических предприятиях и в машиностроении. Присадочными материалами при таком виде сварки являются сыпучий флюс и проволока, имеющая сплошное сечение.

Подача присадочного материала в сварную ванну при автоматической сварке может быть любой, в том числе аппарат может переносить его струйным методом. В случае короткого замыкания восстановление сварочной дуги происходит автоматически, без оператора.

Выше уже указывалось, что на сегодняшний день одним из самых популярных методов сварки, создающим качественный шов, является автоматическое соединение с защитой флюсом. Таким способом происходит сварка сложных металлов: нержавейки, меди и алюминия. Соединение автоматом происходит с высокой скоростью, защиту же обеспечивает флюс.

Флюс является веществом, которое выпускают в виде гранул, жидкости, порошка. Он обладает рядом достоинств. Так, эти примеси поступают в сварочную ванну толстым слоем и обеспечивают ее защиту от атмосферного кислорода. Одновременно, флюс уменьшает возможность разбрызгивания жидкого металла, помогает поддерживать горение дуги, защищает сам металл, а в случае необходимости способен поменять химический состав соединения.

Существует разделение флюсов в зависимости от их назначения. Одни используются для работы с высоколегированными сталями, другие – с углеродистыми или легированными, третьи – с цветными. А также они могут быт керамическими или плавлеными. При этом отличаются своим составом.

В подавляющем большинстве работ используется плавленый флюс. Причина – его относительная дешевизна и универсальность. Он может эффективно осуществлять защиту сварочной ванны от воздуха. Впрочем, ждать от него проявления особых свойств не стоит. При высоких требованиях к качеству шва специалисты рекомендуют выбирать керамический флюс.

Флюсы также бывают химически пассивными и активными. Последние имеют в своем составе кислоты. Они способствуют хорошей защите металла, но приводят к его коррозии. Поэтому требуется тщательное удаление таких примесей после окончания работы. Применение пассивного флюса в автоматической сварке затруднено, поскольку он не имеет необходимых свойств. Чаще всего он встречается при пайке и представляет собой канифоль или воск.

Автоматическое соединение с использованием защиты флюсом применяется во многих областях промышленности. Например, для создания крупносерийного конвейерного производства. Именно поэтому данная технология используется при сборке судов, контейнеров для нефтепереработки, при изготовлении труб большого диаметра.

В настоящее время используется два стандарта, в которых описываются правила работы полуавтоматов: ГОСТ 14771-76 – сварка в среде защитных газов: автоматическая и полуавтоматическая сварка; ГОСТ 8713-79 – автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Первая ведется с использованием углекислоты. А соединение под флюсом происходит с применением порошков и паст, которые при плавке обеспечивают надежную защиту от воздуха рабочей зоны.

Сварка с использованием полуавтоматического оборудования является достаточно производительным методом соединения. Сама аппаратура имеет ряд особенностей. В конструкции применяются катушки, обмотанные порошковой или омедненной проволокой для сварки. Электрический двигатель и ролики являются механизмом, с помощью которого происходит подача присадки через специальный шланг к месту соединения, где она плавится.

Оператору не приходится менять электрод, поскольку проволока непрерывно подается в рабочую зону. Деформация металла при работе с полуавтоматом под защитой газа немного меньше, поскольку происходит обдув углекислым газом.

Полуавтоматическое оборудование может применяться для работы с чугуном, низколегированными сталями, алюминием, нержавейкой. Нержавеющая сталь и алюминий требуют применения для защиты инертных газов, таких как гелий и аргон.

Соединение различных сплавов происходит в разных режимах, технологии применяются также различные. Например, к особенностям подготовки заготовок относят: прогрев перед работой, травление, применение флюсов.

Иногда используются специально созданные марки проволоки. Их применяют для наплавки с целью создания износостойкого покрытия, сварки заготовок из чугуна, легированных сталей, конструкционных материалов.

При этом применяют разные флюсы. Они используются как для защиты места соединения, так и для создания швов, имеющих особые характеристики. Корку из шлаков, образующуюся при применении флюсов и порошковой проволоки, обязательно убирают при остывании металла.

Существует ряд нюансов при полуавтоматическом соединении в защитной газовой среде. Так, углеродистые стали обычно варят с использованием защиты углекислотой. При сварке нержавейки и алюминия подключают гелий, аргон или различные смеси с CO₂.

Аппаратура, применяемая для сварки, имеет отличия от инверторов, которые работают при соединении с помощью покрытого электрода. Передняя панель, помимо рукояток регулировки размера тока, снабжена колесиком, посредством которого меняется скорость подачи проволоки.

Параметры соединения выбираются в зависимости от материала заготовки, марки и толщины. Профессиональная аппаратура дает возможность настроить индуктивность, которая оказывает влияние на то, насколько сильно будут проплавляться края деталей, разбрызгиваться металл, насколько «мягкой» будет сварочная дуга. Ее параметры зависят от металла и прочих условий.

Плюсы и минусы автоматической сварки

При внимательном осмотре шва, сделанного с использованием автоматической технологии, заметно, что он значительно ровнее соединения, сделанного вручную. Однако это не единственное достоинство автоматической сварки:

Применение электронных систем значительно ускоряет настройку, в отличие от оборудования для ручного дугового соединения, которое нужно настраивать долго, подбирать напряжение и ток.
Производительность автоматов в несколько раз превышает скорость работы бригады сварщиков, такому оборудованию не надо отдыхать, оно не зависит от профессионализма работников.
Уменьшается количество отходов. Брак зависит от того, насколько правильно было настроено оборудование, а не от квалификации работников.
Стабильный шов. Чрезвычайно высоко оценивается качество и аккуратность места соединения металла. Они ровные и имеют одинаковую высоту. Нет наплывов и разрывов.
Экономичность. Проволока расходуется медленнее, уменьшаются потери энергии, уходившей на угар и разбрызгивание.
Есть возможность проводить соединение в замкнутых и труднодоступных местах, при вредных для человека условиях, таких как: высокая и низкая температура, загазованность и пр.

Однако, помимо достоинств, автоматическая сварка имеет и ряд недостатков:

оборудование имеет небольшую маневренность;
при изменении операции необходимо проводить перенастройку;
высокая стоимость;
вред для здоровья окружающих из-за выделения небезопасных газов при проведении автоматического соединения, несмотря на то, что нет необходимости применять средства индивидуальной защиты.

Именно поэтому такое оборудование не в состоянии полностью заменить сварщиков.

Преимущества и недостатки полуавтоматической сварки

Механизированная сварка завоевывает все большее число поклонников не только среди профессионалов, но и среди любителей.

Перед началом работы на полуавтоматическом оборудовании необходимо взвесить все его достоинства и недостатки. Преимуществами являются:

Возможность без повреждения покрытия сделать неразъемный шов на оцинкованных деталях. При этом используют медную проволоку.
Способность работать с чугуном, алюминием и конструкционной сталью.
Возможность варить тонкие листы металла толщиной ≤ 0,5 мм.
Малая чувствительность к коррозии заготовки и ее загрязнению.
Удобство работы, когда сварщик сразу видит шов, шлак не закрывает его.
Стоимость работ невысока, сравнивая ее с иными способами изготовления неразъемных соединений.

Но есть и недостатки работы с использованием полуавтоматического оборудования. Разлет брызг металла достаточно велик при работе без газа. Излучение дуги сильнее и появляется необходимость использовать защитную одежду и маску.

Несмотря на перечисленные неудобства, данный тип соединения используется в различных отраслях производства. Наиболее часто он применяется в ходе ремонта транспорта и в автомобилестроении, но всегда с защитным газом – аргоном, гелием, углекислотой.

Какой метод сварки выбрать – автоматический или полуавтоматический?

Выбрать, что именно требуется сейчас – автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка, поможет конкретная ситуация. Автомат необходим для изготовления швов повышенной сложности и для производства крупных партий изделий. Полуавтомат прекрасно подойдет для небольших партий продукции с качественным равномерным швом.

Настройка полуавтоматов не требует длительной подготовки, а их обслуживание экономично. Нет необходимости в создании специальных условий для соединения. Рабочие трудятся как в помещениях, так и на улице. Для размещения аппаратуры не нужна ровная поверхность с покрытием определенной плотности. И, пожалуй, самое важное свойство полуавтоматов – их мобильность.

Автоматическое же сварочное оборудование требуется при работе линии с общим управлением, в технологической цепочке, при выполнении одинаковых операций.

При смене работы автоматы требуют перенастройки и регулировки. Использовать их для выполнения разовых операций неоправданно дорого. Выбирая, как должна быть проведена сварка (на автоматических или полуавтоматических машинах), при ограниченном бюджете следует отдать предпочтение полуавтоматам. Но при выстраивании производственного цикла специалисты рекомендуют остановиться на автоматах.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Дуговые способы сварки и наплавки

Различные дуговые способы сварки и наплавки чаще всего применяются при ремонте изношенных или поврежденных деталей. Благодаря своей универсальности, простоте в освоении и работе, относительной дешевизне расходников и оборудования данные методы металлообработки получили наибольшее распространение.

Тот или иной способ работы с металлом выбирается, исходя из характера поломки, типа металла, свойств обрабатываемой поверхности и других параметров. Из нашего материала вы узнаете о технологии выполнения различных видов сварки и наплавки, их преимуществах и недостатках.

4 способа дуговой сварки

Сварка металла электрической дугой (также ее называют электродуговой или просто дуговой) является на данный момент самым распространенным способом неразъемного соединения различных металлов методом плавления. При такой технологии используется процесс сильного локального нагрева свариваемых кромок деталей до жидкого состояния с помощью электрической дуги. После затвердевания эти части образуют сварочный шов. Самое массовое применение в различных производственных отраслях нашли четыре способа дуговой сварки.

Такая технология выполняется двумя способами: с использованием неплавящихся или плавящихся электродов.

При ручном дуговом способе сварки неплавящимся электродом свариваемые кромочные поверхности заготовок располагаются впритык между собой. Возбуждается дуга между предназначенными для соединения частями изделия и неплавящимся (графитовым или угольным) электродом. Стыки деталей и присадка, которая подается в зону дуги, разогреваются до температуры плавления, в результате образуется ванна из расплавленного металла. После их затвердевания в ванночке образует сварной шов. Такой вид сварки применяют при наплавке твердых сталей, а также при сваривании цветных металлов и их сплавов.

Ручную дуговую сварку плавящимся электродом проводят при помощи так называемого штучного электрода, имеющего специальное покрытие. При такой технологии этот способ является наиболее распространенным. Электрическая дуга возбуждается аналогично варианту, рассмотренному выше, но в этом случае осуществляется плавление не только кромок, но и самого электрода. В результате образуется общая ванна расплавленного металла, которая затвердевает при охлаждении и формирует сварной шов.

Полуавтоматическая и автоматическая способы сварки под слоем флюса предназначены для механизации двух главных движений, производимых вручную при обычном типе сварки, – передвижение электрода вдоль линии свариваемых кромок изделия и его подача в зону дуги. При полуавтоматической сварке автоматизируется только подача электрода в зону дуги, а его перемещение по линии свариваемых стыков сварщик производит самостоятельно.

Автоматический дуговой способ сварки металла включает в себя механизацию всех необходимых основных операций. Расплавленный шлак, появившийся при плавлении флюса, который подается в зону дуги, выполняет функцию защиты расплавленного металла от воздействия азота и кислорода. Такой способ сварки обеспечивает качественное сварное соединение и высокую производительность.

Дуговой способ сварки металла в защитном газе производится с помощью неплавящихся (вольфрамовых) или плавящихся электродов. При первом варианте сварной шов формируется за счет плавления кромок металлического изделия. В некоторых случаях используется подача присадочного материала в зону дуги. Второй вариант подразумевает расплавление электродной проволоки и ее участие в формировании шва. Подача струи защитного газа, выталкивающего воздух из зоны дуги, исключает процессы азотирования и окисления расплавленного шва.

Электрошлаковый дуговой способ сварки основан на выделении теплоты при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Взаиморасположение электрода и свариваемых кромочных поверхностей изделия производится под углом 45° или вертикально. Шлак выполняет функцию защиты расплавленного металла от негативного влияния воздуха. С нижней стороны к свариваемым деталям ручным способом приваривают металлический поддон. По обе стороны зазора между изделиями устанавливают формирующие шов подвижные медные ползуны, охлаждаемые водой с внутренней полости. После этого на поддон насыпают специальный флюс, сверху которого размещены одна или две электродные проволоки.

Под слоем флюса между поддоном и электродом возбуждается дуга. Специальный механизм подает электродную проволоку в область горения дуги. В результате образовавшейся высокой температуры происходит расплавление флюса и проволоки, появляется ванна расплавленного металла со шлаковым слоем над ней. При прохождении тока через расплавленный шлак, обладающий высоким сопротивлением (по закону – Джоуля Ленца), создается необходимая для сварки температура. Пропорционально объему накопленного в ванне шлака и жидкого металла механизм подачи флюса и электродной проволоки вместе с медными ползунами автоматически снизу вверх перемещаются с той же скоростью, с какой поднимается жидкий металл.

Механизированные дуговые способы наплавки

При выборе дугового способа наплавки необходимо учитывать такие важные параметры, как характеристики материала детали, предназначенной для реставрации, физико-механические свойства наплавляемого покрытия, геометрические параметры заготовки, уровень износа и некоторые другие.

Существует два вида механизированной сварки (наплавки) – автоматическая и полуавтоматическая. В первом случае происходит механическая подача как электродных расходных материалов (лент или проволок) в область обработки, так и относительное перемещение детали и электрода. При полуавтоматическом способе сварки механическим способом перемещаются только электроды. Подача электродной проволоки производится по шлангу к держателю, который перемещается самим сварщиком по необходимой траектории вручную.

Для выполнения работ при автоматическом дуговом способе наплавки требуется следующая базовая комплектация оборудования: сварочная головка, токарный или специальный станок, источник питания и аппаратный ящик.

Конструкция сварочной головки (автомата) состоит из механизма подачи ленты или электродной проволоки (чаще всего применяются тяговые ролики) с блоками регулировки скорости подачи, опускания, подъема, поворота головки.

Некоторые модели установок для наплавки, помимо устройства подачи электрода к заготовке, оснащаются механизмом, производящим поперечные колебания электрода, что позволяет получать за один проход слой наплавления значительно большей ширины. Это способствует повышению производительности и качества шва.

Способ дуговой наплавки под слоем флюса

В отличие от ручного дугового способа наплавки, при этом методе показатель допустимой плотности тока увеличивается до 10 раз (может быть в диапазоне от 150 до 200 А/мм 2 ), что допускает применять повышенные мощности сварочной дуги без риска перегреть электрод. При этом производительность наплавки может возрасти до семи раз.

Горение дуги происходит под слоем флюса, благодаря которому происходит значительное снижение теплового обмена с внешней средой. В итоге происходит существенное понижение удельного потребления электроэнергии в процессе наплавки металла с 6–8 кВт∙ч/кг до 3–5 кВт∙ч/кг. Кроме этого, обеспечивается защита сварочной ванны от негативного воздействия азота и кислорода воздушной среды. По сравнению с методом наплавки штучным электродом, при данной технологии наличие кислорода в наплавленном слое сокращается более чем в 20 раз, а азота становится в три раза ниже.

При дуговом способе наплавки под слоем флюса, по сравнению с ручной дуговой сваркой, процентный показатель потерь электродного материала на огарки и разбрызгивание сокращается с 20–30 до 2–4 %.

Между концом электродной проволоки и поверхностью детали происходит возбуждение сварочной дуги. Проволока поступает к зоне сваривания через мундштук механизма подачи, а основной металл и флюс – из флюсопровода. При высокой температуре сварочной дуги происходит плавление проволоки, флюса и основного металла и образуется сварочная ванна. Над зоной сварки образовывается жидкая пленка из флюса, то есть происходит горение дуги в газовом пузыре под расплавленной оболочкой из флюса.

Способность оболочки из флюса поддерживать тепло дуги позволяет сократить потери на угар наносимого металла и защитить расплавленную ванну от соединения с азотом и окисления. Помимо этого, флюс (как сыпучий, так и жидкий) осуществляет давление на расплавленный металл, что способствует качественному формированию шва.

На основном металле толщина флюса находится в пределах от 20 до 80 мм, притом та часть, которая не была задействована в процессе сварки, возвращается в бункер. При перемещении сварочной ванны происходит остывание уже наплавленного металла с образованием поверх него шлаковой корки, которую впоследствии легко отделить легкими ударами заостренного молотка. Шлак дробят и в смеси со свежим флюсом повторно применяют для сварки.

С помощью дугового способа наплавки под слоем флюса можно восстанавливать и упрочнять довольно изношенные детали – с износом до 5 мм. Такую технологию используют для наплавки металлических поверхностей с цилиндрической формой (различных осей, валов, опорных катков), плоских изделий (фланцев) и деталей с криволинейными формами (лопасти гидротурбин, зубья звездочек и т. д.).

К недостаткам можно отнести следующие моменты: не используется при наплавлении деталей диаметром меньше 50 мм, не видно сварочную ванну, большой расход флюса и его высокая стоимость.

При наплавке применяется постоянный ток, так как это позволяет обеспечивать устойчивость горения дуги и, соответственно, стабильный и качественный сварной шов. Полярность используют обратную, т. е. на электрод подают положительный потенциал, а на металлическую заготовку – отрицательный. При таком способе происходит меньший нагрев детали, значит, сокращаются тепловые потери.

Вибродуговая наплавка: описание технологии

Вибродуговой способ наплавки является разновидностью автоматической сварки в среде защитных газов и под слоем флюса. При такой технологии применяют постоянный ток с обратной полярностью напряжением от 12 до 20 В и плотностью от 50 до 70 А/мм 2 .

В качестве источников питания применяют выпрямитель с жесткой внешней характеристикой и сварочный преобразователь. Для дополнительной индуктивности и стабилизации сварочного тока используют дроссель низкой частоты.

В конструкции наплавочной головки имеется механизм подачи, с помощью которого в зону горения дуги с заданной скоростью подается электродная проволока. При помощи электромеханического вибратора мундштук совершает возвратно-поступательные движения (вибрации) с частотой колебаний от 100 до 120 Гц.

Значение амплитуды колебаний электрода относительно детали находится в диапазоне 1–3 мм. Периодическое прерывание дуги является причиной мелкокапельного переноса металлических частиц с поверхности электрода на заготовку. По этой причине формируется предельно минимальная сварочная ванна, обеспечивающая довольно надежное сплавление основного и электродного металла, небольшую глубину области термического воздействия и невысокое нагревание заготовки, намного меньшее по сравнению с обычной дуговой наплавкой выгорание легирующих элементов.

Метод вибродуговой наплавки широко используется для восстановления износа наружных и внутренних поверхностей деталей из стали и чугуна, имеющих цилиндрические и конические формы, а также плоские заготовки. Диапазон диаметральных размеров деталей, обрабатывающихся таким способом, составляет от 8 до 200 мм.

Однослойная наплавка обеспечивает толщину слоя от 0,3 до 3 мм, а при нанесении нескольких слоев ее можно произвести любой толщины.

Функцию защиты расплавленного металла могут выполнить также пар, флюс и углекислый газ.

Способ дуговой наплавки в среде защитных газов

Для сварки различных марок металла используются следующие виды защитных газов:

азот – для меди и сплавов на ее основе;
углекислый газ, водяной пар – для чугуна и стали;
гелий и аргон – для любых металлов;
различные смеси газов.

Высокая стоимость инертных газов вынуждает ограничивать их применение при дуговом способе наплавки деталей из высоколегированных сталей и сплавов из алюминия.

Подача электродной проволоки в зону горения дуги через наконечник и мундштук, которые расположены внутри газоэлектрической горелки, происходит с определенной скоростью при помощи специального механизма.

Во время контакта детали и сварочной проволоки возникает дуга. Сразу же начинается перемешивание расплавленного металла детали и электрода. По трубке в зону горения дуги под давлением 0,05–0,2 МПа осуществляется подача углекислого газа, который вытесняет воздух и тем самым защищает расплав от негативного воздействия азота и кислорода.

При дуговом способе наплавки может использоваться токарный станок, деталь устанавливают и зажимают в патроне, на суппорте крепится наплавочная головка. Углекислый газ из баллона подается в зону горения дуги. При выходе газа из баллона происходит его быстрое расширение и понижение температуры, по этой причине остаточная влага в баллоне может привести к обмерзанию понижающего редуктора и его преждевременной поломке. В целях исключения такого отрицательного момента применяют осушитель и подогреватель.

Газ проходит по змеевику, подогревается при помощи электрического тэна. После этого он поступает в осушитель, в котором методом взаимодействия с поглотителями влаги (может быть медный купорос или силикагель) происходит его обезвоживание. Расходные параметры углекислого газа контролируются при помощи расходомера.

Из-за относительно небольшой стоимости углекислого газа дуговой способ наплавки в среде СО₂ постепенно вытесняет вибродуговой метод и в какой-то степени наплавку под слоем флюса, а, помимо всего, и сварку штучными электродами при сваривании дугой стального тонколистового материала. Если сравнить со сваркой под слоем флюса, такой способ наплавки обладает производительностью на 25–30 % выше, причем его стоимость ниже на 10–20 %. Процесс можно довольно просто автоматизировать и механизировать, так как сварка и наплавка производится в любом пространственном положении. При отсутствии флюса исключается операция по отбиванию зоны сварного шва от шлаковых включений и остатков флюса, что особенно характерно при наплавке в несколько слоев.

С уменьшением зоны термического влияния обеспечивается высокое качество сварки, появляется возможность реставрировать детали с меньшими диаметрами (10–12 мм), а также сваривать металлы небольшой толщины. Механизированный дуговой способ наплавки в углекислом газе широко используют при ремонтах кузовов, кабин и других деталей из листовой стали небольшой толщины, а также для реставрации поверхностей шеек валов, пальцев, зубьев различных шестеренок и звездочек, осей, резьбы и др.

К минусам такого метода наплавления и реставрации поверхностей можно отнести относительно большие потери электродного материала (8–12 %) и открытое световое излучение дуги. На наплавленном слое часто появляются различные трещины и выгорание легирующих элементов. Это происходит по причине разложения углекислого газа при высоких температурах на атомарный кислород и оксид углерода. Чтобы избежать таких процессов, используют электродную проволоку с высоким содержанием кремния, хрома, марганца и некоторых раскислителей, таких как Св-15Х12НМВФБ, Св-08ХГСМА, Св-08Г2С.

Наплавка дуговым способом в среде углекислого газа производится на обратной полярности и постоянном токе.

Читайте также: