Частично механизированная сварка плавлением

Обновлено: 18.05.2024

Тема 4.1. Техника и технология частично механизированной сварки плавлением различных деталей из углеродистых и конструкционных сталей во всех пространственных положениях сварного шва.

Урок 1-2

Технологические особенности сварки в среде защитных газов и их смесях

Применение дуговой сварки в среде защитных газов благодаря ее технологическим и экономическим преимуществам все больше возрастает. Технологическими преимуществами являются относительная простота процесса сварки и возможность применения механизированной сварки в различных пространственных положениях. Незначительный объем шлаков позволяет получить высокое качество сварных швов.

Сварка в среде защитных газов применяется для соединения как различных сталей, так и цветных металлов.

Для сварки в защитных газах кроме источника питания дуги требуются специальные приборы и оснастка (приспособления). Сварочный пост для сварки в среде защитного газа представлен на рис. 82.

Рис. 82. Пост для сварки в среде защитного газа: 1 – баллон с газом; 2 – подогреватель; 3 – осушитель; 4 – редуктор; 5 – расходомер (ротаметр); 6 – газоэлектрический клапан; 7 – источник питания; 8 – пульт управления; 9 – рабочий стол; 10 – подающий механизм; 11 – горелка

Сварка в защитных газах – это общее название разновидностей дуговой сварки, при которых через сопло горелки в зону горения дуги вдувается струя защитного газа. В качестве защитных газов применяют: аргон, гелий (инертные газы); углекислый газ, кислород, азот, водород (активные газы); смеси газов (Ar + CO2 + O2; Ar + O2; Ar + CO2 и др.). Смеси защитных газов должны удовлетворять требованиям ТУ.

Аргонокислородную смесь (Ar + 1–5 % О2) применяют при сварке малоуглеродистых и легированных сталей. В процессе сварки капельный перенос металла переходит в струйный, что позволяет увеличить производительность сварки и уменьшить разбрызгивание металла.

Смесь аргона с углекислым газом (Ar + 10–20 % СО2) также применяют при сварке малоуглеродистых и низколегированных сталей. При использовании этой смеси защитных газов устраняется пористость в сварных швах, повышается стабильность горения дуги и улучшается формирование шва.

Тройная смесь (75 % Ar + 20 % СО₂ + 5 % О₂) при сварке сталей плавящимся электродом обеспечивает высокую стабильность горения дуги, минимальное разбрызгивание металла, хорошее формирование шва, отсутствие пористости.

На практике используются либо баллоны с готовой смесью газов, либо баллоны с каждым газом отдельно. В последнем случае расход каждого газа регулируется отдельным редуктором и измеряется ротаметром типа РС‑3.

При сварке в среде защитных газов различают следующие основные способы: сварка постоянной дугой, импульсной дугой; плавящимся электродом и неплавящимся электродом.

Наиболее широко применяется сварка в среде защитных газов плавящимся и неплавящимся электродами.

Сварка неплавящимся электродом в защитных газах – это процесс, в котором в качестве источника теплоты применяется дуга, возбуждаемая между вольфрамовым или угольным (графитовым) электродом и изделием.

Сварка постоянным током прямой полярности позволяет получать максимальное проплавление свариваемого металла.

При сварке на постоянном токе применяются источники питания с крутопадающей ввольт‑амперной характеристикой: ВДУ‑305, ВДУ‑504, ВДУ‑505, ВДУ‑601, ВСВУ‑300.

В комплект сварочной аппаратуры при сварке на постоянном токе входят сварочные горелки, устройства для первоначального возбуждения сварочной дуги, аппаратура управления сварочным циклом и газовой защиты

Техническая характеристика некоторых сварочных горелок для ручной сварки вольфрамовым электродом приведена в табл. 40:

Для того, чтобы улучшить процесс зажигания дуги в среде защитных газов, используют специальные устройства первоначального возбуждения дуги. Это связано с тем, что защитные газы, попадая в зону горения дуги, охлаждают дуговой промежуток и дуга плохо возбуждается. Наиболее широко применяются устройства следующих марок: ОСППЗ‑ЗООМ, УПД‑1, ВНР‑101, ОСПЗ‑2М.

При сварке в среде защитных газов на переменном токе применяют устройство для стабилизации горения дуги, например, стабилизатор – возбудитель дуги ВСД‑01.

Частично механизированная сварка плавлением

Что называют технологией частично механизированной сварки плавлением

Во-первых, давайте рассмотрим соответствующие понятия. Человеческий вариант — это работа, в которой человек участвует на всех этапах процесса. Он или она замачивает нужную структуру или деталь, проводит плавление и самостоятельно заменяет электроды. Никакой процедуры не существует. В автоматическом варианте деятельность сварщика отсутствует по определению. Его роль заключается в том, чтобы просто расположить объект на крепежных элементах. Другими словами, это может сделать даже непрофессионал.

Полуавтоматический режим сочетает в себе эти две функции. Загрузка и позиционирование осуществляются независимо, как и перемещение сварочного аппарата. Однако подача электродов стала автоматической. Это проще, потому что вам не нужно беспокоиться о правильном положении проводов и не нужно смотреть на настройки. Вам не нужно беспокоиться о правильном расположении провода или регулировке настроек. Умное» оборудование будет делать все за работника.

В связи с этим такое оборудование часто приобретается для «любительской» работы. Чтобы свести к минимуму возможность ошибки. А как вы знаете, в этой сфере все может быть дорого. Сварочные аппараты могут воспламенять предметы и травмировать людей, если во время работы нарушаются условия безопасности.

Особенности частично механизированной сварки плавлением

Первая касается полностью механизированной сварки, которая представляет собой автоматизированный процесс соединения деталей, когда оператору необходимо только настроить оборудование и контролировать его работу. Аппарат сам зажигает и удерживает дугу, направляет ее вдоль сварного шва и подает присадочную проволоку, флюс или защитный газ.

При частично механизированной сварке подача сварочного материала осуществляется автоматически, а за геометрию сварного шва отвечает сварщик. Он перемещает факел в нужном направлении с нужной скоростью. Полностью или частично механизированные процессы также регулируются техническими стандартами на сварку.

Области применения частично механизированной сварки плавлением

Этот вид технической работы широко используется в обрабатывающей промышленности.

Корпуса, компоненты и заготовки в судостроении.
Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов.
Стальные трубы и основные трубопроводы.
Металлические и железобетонные конструкции в строительстве.
Отдельные компоненты транспортных средств в автомобильной промышленности.
Мосты.
Бытовые металлические изделия (ворота, заборы).
В ремонте сельскохозяйственной и автомобильной техники и т.д.

Преимущества частично механизированной сварки плавлением

Рассмотрим основные преимущества метода полуавтоматической сварки.

— Скорость выполнения.
— Можно без проблем соединять тонкие конструкции и компоненты.
— Используется в универсальном положении, вертикальном или горизонтальном, разницы нет.
— Снижение риска деформации объектов.
— Более эффективна, чем ручная сварка.
— Подходит для начинающих.

Недостатки частично механизированной сварки плавлением

Несмотря на наличие преимуществ, полностью избежать недостатков невозможно.

— При работе на открытом воздухе риск прорыва газовой защиты значительно возрастает.
— Существует вероятность того, что расплавленный электрод немного расползется.
— Не рекомендуется использовать машину на максимальной мощности. Или постоянно охлаждать его, он очень быстро нагревается.
Как видите, недостатков меньше. Но они также весьма специфичны.

Виды частично механизированной сварки плавлением

При механизации процесса сварки учитываются сварочные характеристики различных металлов. Для соединения углеродистых и низкоуглеродистых сплавов необходим диоксид углерода. Алюминий, титан и магний расплавляются под облаком инертного газа. Чугун, некоторые алюминиевые сплавы и легированные стали свариваются с использованием различных типов флюса. Каждый из этих процессов механизированной сварки заслуживает тщательного изучения.

В среде углекислого газа

Количество потребляемого углекислого газа зависит от типа электрода, мощности дуги и потока воздуха. Если струя газа сдувается ветром или воздушными потоками, качество сварного шва будет снижено. Заготовки, содержащие углерод, могут быть соединены с помощью механизированной дуговой сварки.

До 2,14% (низкоуглеродистые сплавы).
3 — 5% (среднеуглеродистые сплавы).
Можно сваривать детали толщиной до 40 мм, а в газовой смеси можно сваривать металлы до 80 мм. Процесс регламентируется ГОСТ 14771-76. Струя выходит из сопла и обтекает сварочную дугу, защищая ванну расплава от окисления.

В инертных газах

При механизированной сварке в среде защитного газа металл не окисляется при нагреве. При подаче аргона, который в 1,5 раза плотнее воздуха, на краях процесса образуется устойчивое облако. Такая защита бассейна используется в различных областях применения сварки металлов, где требуется высокое качество сварных швов или где обычная дуговая сварка невозможна, например, при сборке листового металла.

Цветные металлы (медь, никель, алюминий, титан)
Жаропрочные и конструкционные стали, которые подвержены окислению при нагревании.
Некоторые виды нержавеющей стали.
Инертный газ защищает металл от кислорода, азота и других компонентов воздуха, которые могут повредить свойства паяного соединения.

Под флюсом

Согласно ГОСТ 8713-79, флюсы делятся на две группы по способу изготовления.

Сплав представляет собой однородный конгломерат, полученный путем спекания композиции.

Неплавленые бывают двух типов: керамические — это порошки со связующим веществом; спеченные — сначала спекаются при высоких температурах, а затем измельчаются до необходимого размера частиц.

Смеси и порошки силиката марганца наносятся перед механизированной сваркой порошковой проволокой. Защитный состав образует шлаковую оболочку во время нагрева дуги. Оставшиеся частицы собираются и используются повторно.

Порошковыми проволоками

Сварщик выбирает любые расходные материалы для типа обрабатываемого металла, и порошковая проволока не является исключением. Это стержень, заряженный электрическим зарядом, который выполняет сразу несколько функций.

Защита металлов от азота, кислорода и водорода.
Раскисление и легирование расплавленного металла.
Поддержание стабильного зажигания дуги.
Формирование гладких сварных швов.
В процессах механизированной сварки используется несколько типов порошковой проволоки.

В сочетании с флюсом.
Смеси с флюсовыми компонентами.
Для самозащиты свариваемых металлов в CO2.
Производители выпускают расходные материалы с закрытым трубчатым сечением, перекрывающимися краями и сложными формами с одним или обоими краями, загнутыми внутрь.

Профессия Сварщик частично механизированной сварки плавлением

Частично механизированные сварщики плавлением — это рабочие, использующие ручную и частично механизированную сварку (сварку внахлестку) во всех пространственных положениях шва, выполняющие работы по изготовлению, реконструкции, монтажу, ремонту и строительству конструкций различного назначения.

В зависимости от уровня квалификации некоторые специалисты по механической сварке плавлением могут выполнять простые или более сложные работы.

Подготовка, сборка, сварка и послесварочная очистка
Частично механизированные сварщики плавлением — это рабочие, использующие ручную и частично механизированную сварку (сварку внахлестку) во всех пространственных положениях шва, выполняющие работы по изготовлению, реконструкции, монтажу, ремонту и строительству конструкций различного назначения.

Подготовка, сборка, сварка и послесварочная очистка сварных швов конструктивных деталей (изделий, узлов, компонентов).
Сварка (наплавка, резка) сложных и ответственных конструкций (оборудования, изделий, узлов, труб, деталей) из различных материалов (сталь, чугун, цветные металлы и сплавы, полимерные материалы).
Сварка (наплавка, резка) любых сложных конструкций (оборудования, изделий, приборов, труб, деталей).
Надзор за работой бригады сварщиков.

Плюсы и минусы профессии

Высокая заработная плата (почасовая или сдельная).
Развитие карьеры.
Спрос на профессию.
Досрочный выход на пенсию.
Хорошая пенсия.

К недостаткам относится работа в опасных и вредных для здоровья условиях, тяжелый физический труд. Постоянное напряжение глаз в конечном итоге может привести к потере зрения, а в некоторых случаях и к его полной утрате. Профессиональные заболевания сварщиков включают болезни легких. Часто им приходится работать в экстремальных условиях, на большой высоте или при низких температурах.

Что входит в профессиональные обязанности

Можно получить профессию сварщика в колледже или университете, но только с категорией 3 на момент окончания учебы, хотя и только с категорией 6. Специалисты высокого уровня получают шестую категорию, но для этого они должны обладать не только теоретическими знаниями, но и профессиональными навыками и специфическими компетенциями.

Обязанности электросварщика

Любой сложный сварной шов.
Аргонодуговая сварка, газовая сварка, плазменная сварка.
Подготовка и снятие заусенцев с материала.
Работа с любым металлом.
Вырезает прямые и скошенные отверстия.
Дефекты сварщиков на деталях и оборудовании.
Сварка деталей в труднодоступных местах.
Опытные сварщики должны читать чертежи и понимать принципы работы и внутреннюю структуру свариваемого оборудования. Должен знать свойства металла, правильно выбирать и использовать необходимые расходные материалы.

Квалифицированный рабочий понимает принципы работы сварных конструкций и знает типы и виды соединений. Важно соблюдать пожарную и личную безопасность на рабочем месте.

Сварочные материалы для частично механизированной сварки плавлением.

Сварку можно выполнять как с присадочной проволокой, так и без присадки.

При сварке плавящимся электродом в защитных газах дуга образуется между концом непрерывно расплавляемой проволоки и изделием. Сварочная проволока подается в зону горения дуги подающим механизмом со скоростью, равной средней скорости ее плавления. Расплавленный металл электродной проволоки переходит в сварочную ванну и таким образом формируется сварной шов.

При этом способе сварки существуют определенные преимущества:

обеспечивается высокая производительность сварки;

представляется возможность производить сварку при повышенной плотности мощности, при этом обеспечивается более узкая зона термического влияния;

представляется возможность механизировать процесс сварки.

При сварке плавящимся электродом в среде защитных газов различают следующие две основные разновидности процесса: сварка короткой дугой и сварка длинной дугой.

Сварка короткой дугой является естественным импульсным процессом и осуществляется с постоянной скоростью подачи сварочной проволоки. Особенностью этого процесса являются возникающие замыкания дугового промежутка с частотой 150–300 зам/с.

При сварке короткой дугой наблюдается мелкокапельный перенос электродного металла с частотой, равной частоте коротких замыканий. Это дает возможность производить сварку при меньших значениях сварочного тока, повысить стабилизацию процесса сварки и снизить потери металла на разбрызгивание.

Сварка длинной дугой – это процесс с редкими замыканиями дугового промежутка (3–10 зам/с). В зависимости от режима сварки, защитного газа и применяемых сварочных материалов наблюдаются различные способы переноса электродного металла в сварочную ванну: крупнокапельный, мелкокапельный, струйный и др.

Определенным недостатком сварки плавящимся электродом в аргоне и смеси аргона с гелием является сложность поддержания струйного процесса переноса электродного металла.

Для повышения стабильности сварки и улучшения формирования сварного шва к аргону добавляют до 5 % О2 или до 20 % СО2.

В полуавтомате лучше всего использовать два вида сварочной проволоки.

Первый – проволока, легированная марганцем и кремнием. Ее марка Св – 08 ГС или Св ‑08 Г2С. При сварке выгорающие марганец и кремний замещаются поступающими из проволоки. Углекислый газ является активным, при высокой температуре дуги он разлагается на углерод и кислород. Кислород активно окисляет плавящийся металл, что вызывает поры. Марганец и кремний удаляют кислород из сварочной ванны. Такую проволоку рекомендуется использовать в помещении, где нет ветра, сдувающего защитный углекислый газ.

Вторую разновидность проволоки можно использовать при сварке вне помещений. Она является самозащитной, углекислый газ для ее защиты не требуется. Марки такой проволоки: ЭП 245; ЭП 439; СВ 20ГСТЮА; СВ 15ГСТЮЦА. Кроме кремния и марганца проволока содержит алюминий, титан, церий, цирконий. Такая проволока дороже газозащитной, поэтому ее лучше использовать только для работы вне помещений. Качество шва, сваренного такой проволокой, ниже, чем газозащитной.

Проволока с флюсовой сердцевиной, она же порошковая, внутри наполнена флюсом, улучшающим качество сварки. Некоторые ее марки также являются самозащитными, и ими можно варить вне помещения: ПП-1ДСК; ПП-АНМ-1; ПП-АН7; ПП-АН11.

При покупке проволоки обращайте внимание на ее внешний вид. Загрязнения, ржавчина, следы масла очень быстро засорят спираль шланга вашего полуавтомата. Лучше всего, если катушка с проволокой будет упакована в герметичную полиэтиленовую пленку.

Контрольные вопросы:

1. Каковы достоинства дуговой сварки в защитных газах?

2. Расскажите о применении двойных и тройных смесей защитных газов на основе аргона.

3. Расскажите о сварке в защитных газах неплавящимся электродом.

4. Что вы знаете о сварке в защитных газах плавящимся электродом и в чем ее преимущества?

5. Что вы знаете о сварке в защитных газах плавящимся электродом короткой дугой?

Частично механизированная сварка (наплавка): технология выполнения, режимы и особенности

Частично механизированная сварка (наплавка) – это простой метод выполнения сварочных работ с высокой эффективностью. Да и затраты он несет небольшие. Вот почему способ стал популярен одновременно и у профессионалов на крупных производствах, и у частников, занимающихся подсобными работами. Да и даже новички, которым необходимо выполнить единичное действие у себя на даче, в загородном доме или на собственном складе, чаще всего используют именно такую методику. Ведь она выгодно отличается быстрым усвоением, легкой реализацией. И что еще важнее, является вполне экономичным выбором.

В этом обзоре мы конкретно разберемся в сути, видах техники, различных сопутствующих приемах, необходимом оборудовании. А также выявим все ключевые преимущества и недостатки подобной системы.

Что называют технологией частично механизированной сварки наплавки

Для начала разберемся со смежными понятиями. Ручной вариант – это работа, подразумевающая участие человека на всех этапах процесса. Он самостоятельно погружает необходимую конструкцию или деталь, производит плавление, сменяет электроды. Участие каких-то программ не подразумевается. В автоматическом варианте же деятельность сварщика отсутствует по определению. Его роль заключается лишь в расположении объекта на крепежах. То есть, это может выполнить и непрофессионал.

Полуавтоматический режим совмещает две эти функции. Погрузка и размещение осуществляется самостоятельно, так же как и движение сварочным аппаратом. Но подача электродов уже становится автоматической. Это легче, ведь не нужно переживать за корректность размещения проволоки, следить за настройками. Определять уровень газа, подачу электроэнергии. Все сделает «умное» оборудование за работника.

Благодаря этому для «любительской» работы обычно приобретают такое оборудование. Чтобы минимизировать возможность ошибки. А как известно, в этой сфере она может стоить дорого. Сварной аппарат при нарушениях условий безопасности на производстве может воспламенить объекты, нанести травмы человеку.

Особенности технологии частично механизированной сварки наплавки

Пройдемся по всему алгоритму детально.

• В первую очередь происходит обработка рабочей поверхности. Необходимо устранить возможные дефекты, возникшие при прокате металла. Это не самая редкая ситуация, брак поступает часто. Поэтому лучше перестраховаться. Для исправления деформации возможно применить плавление.
• Наносится разметка на сталь. Определяются участки, где будет проходить резка, выбирается режим работы.
• Резка объекта. После нее нужно в обязательном порядке зачистить кромки. Дуговая сварка предполагает ровную поверхность. Соответственно, кромки подрезаются, если дефекты слишком сильные. А дальше для выравнивания обрабатываются абразивом. Нужен инструмент высокой твердости, иначе металл он просто не возьмет.
• Следующим этапом нужно выбрать конкретный режим. Для этого определяется сила и полярность тока, на котором будет работать оборудование. Важно учесть температуру в окружающей среде. В помещении это сделать просто. Она кардинальным образом изменяться не будет. А вот на свежем воздухе есть нюансы. Резкое похолодание – это редкость. А вот неожиданно вышедшее солнце из-за туч прямыми лучами способно повысить температуру на десять и выше градусов.
• Выбираем число подходов, сразу строго фиксируем эту цифру и следуем ей. А также определяем пространственное положение шва.
• Теперь необходимо заземлить деталь, которую будем плавить.
• Только после этого подключаем электрический ток. Аппарат при соприкосновении с объектом начнет пропускать электричество. А значит, и кромка детали, и сам электрод ввиду сильного термического фактора будут плавиться. В итоге, обе масса смешиваются в единое целое. После плавления шлак начинает стремиться вверх, выступая наружу, создавая защитную пленку. Остается лишь подождать остывания и затвердевания. И новенький шов готов.

Также выполнение частично механизированной наплавки может происходить одним из двух способов. Левый вариант – это процесс, при котором сварочный аппарат передвигается слева направо, соответственно. Пруток же двигается параллельно перед горелкой. Двигать лучше всего под прямым углом ко шву, некоторыми зигзагами.

Второй вариант – правый. Перемещение оборудование происходит в обратную сторону. Пламя направляется на ванну с металлическим шлаком. В итоге по времени этот способ изрядно проигрывает. Ведь остывание шва становится куда более длительным процессом, он постоянно заново подогревается. Но фактически, это более качественный вариант. Он обуславливается более прочным соединением. Да и расход газа существенно сокращается. Так что можно говорить и о какой-то экономии.

Режимы

Отдельных строго регламентированных параметров нет. Существует масса ГОСТов под каждый конкретный тип работ и аппаратуру. Но общие методы можно выделить через некоторые аспекты. Один из них – энергия. Электрический ток – это главный двигатель процесса. А значит, его источник или блок обладает принципиальным значением. Сам узел подачи энергии может строиться на двух различных принципах. Первый – это трансформаторный. Это уже зарекомендованный стандарт, который сейчас становится морально устаревшим. Но, плюсы очевидны, трансформатор легко заменить или починить, если он выйдет из строя. То есть, преимуществом выступает примитивность.

Второй вариант – инертный преобразователь. Более прогрессивная модель, которая сейчас ставится почти на каждое оборудование для полуавтоматической сварки на рынке. Электрическая дуга в этом методе становится значительно более стабильной. Горение поддерживается постоянно, даже если питание начинает проседать. Таким образом, уменьшается возможность внешних факторов повлиять на качество работы. Кроме того, КПД тоже возрастает. При наименьших затратах энергии выдается стабильный поток, способный полностью обеспечить нужды сварщика. Ну и последним, но не менее важным плюсом можно назвать компактность. Оборудование с инертным блоком занимает куда меньше места, проще транспортируется и храниться.

Подключать же аппаратуру нужно к источнику с разным напряжением. Все зависит от параметров устройства. По традиции для любительских нужд приобретаются небольшие модели, работающие от сети в 220В. И с одной фазой. А вот если говорить про крупное производство, то там для повышения эффективности используются иные источники. И в большинстве случаев, трехфазные.

Если разбирать режимы частично механизированной наплавки, нельзя обойти своим вниманием такой вид, как сварка в среде защитных газов. Главный критерий – универсальность. Соединения практически любых металлов легко формируются этим методом. Да и процесс можно осуществлять не только в заводском помещении со специально выверенной температурой и газовой средой, но и на свежем воздухе.

Для реализации понадобится оборудование со съемным газовым баллоном. А также с двигателем, подающими механизмами и самой кассетой, в которой хранится проволока. В большей части аппаратов всего два механизма подачи, но если подразумевается серьезная нагрузка, логично приобрести более мощный тип. В нем роликов может быть четыре, шесть и даже больше.

Это простая и доступная технология. Но громоздкий газовый баллон иногда мешает работе, если подразумевается постоянное движение от объекта. Также стоит учесть, что благодаря невысокой цене газа, этот вид еще и экономичен.

Для работ повышенной сложности принято использовать иную технологию, под флюсом. Также идеально подходит для соединения легированной стали или алюминия, для сплавов железа и никеля. Хотя и в работе с обычными соединениями показывает отличный результат. Подходит для выполнения частично механизированной наплавки различных деталей медного типа на производстве.

Флюс – это порошкообразный материал, марганец в своей основе. Он подается вместе с электродом, поэтому при проходе электрического тока происходит плавление сразу двух металлов. Полученная смесь работает гораздо лучше и эффективнее. Порошок бывает плавленым и неплавленным. Последний – стандартный, стоит дешевле, но менее результативен. А первый – это материал после сильной термической обработки, иногда смесь с керамическим происхождением в форме крошки.

Во время работы эти гранулы активно плавятся. Смешиваются с остальным шлаком и попадают в сварочную ванночку. Но при этом флюс поднимается, создает на поверхности специальный защитный слой. Он полностью предохраняет от контакта с кислородной средой. А значит, полученный шов будет до остывания защищен. И получится более крепким и качественным. Затвердевший порошок превращается в наслоение. Удалить его можно без всяких проблем скребком с молотком или иным инструментом. После пары ударов слой трескается и разваливается. Примечательно то, что остатки допустимы к повторной процедуре. Покупать в следующий раз придется меньше флюса.

И провести очистку нужно в обязательном порядке. Ведь слой визуально скрывает под собой шов. И непонятно, получился ли он на запланированном уровне качестве. Или нуждается в доработке, переделке.

Оборудование

Главными аспектами, присущими полуавтоматической сварке, как мы уже говорили, является отсутствие необходимости ив подачи электрода. Менять его в держателе не нужно. «Умный» механизм все сделает самостоятельно.

Машинный вариант оборудования не предполагает наличие этого элемента. Там используется проволока, которую нужно лишь запустить. Отрегулировать придется интенсивность подачи. А значит и мощность аппарата. Ну и также настройке подвергается расстояние от проволоки до объекта.

На современном рынке представлено множество устройств, отличающихся как по параметрам, так и по уровню качества. Разумеется, ценовой вопрос имеет значение. Но стоит заметить, что полуавтоматы недороги по своей сути. Благодаря этому они так и востребованы среди частных мастеров. Когда покупатель ограничен в бюджете. Все линейки имеет невысокой ценовой порог. А значит, экономить еще сильнее – не самый лучший выбор. Логичнее будет ориентироваться на качество, чем выиграть в цене десяток процентов.

Впрочем, также одной из причин актуальности таких устройств является легкое освоение. Если на производстве зачастую работают профессионалы с высоким разрядом, то среди частников зачастую уровень подготовки ниже.

Какой бы товар вы ни выбрали для себя, всегда будут существовать несколько аспектов, которые неизменны для каждого. Это общие характеристики всех линеек продукции.

• Горелка. Естественно, она присутствует во всех типах оборудования. В том числе среди ручного или полностью автоматического.
• Кабель и шланг. С помощью этих проводников для работы поступает электрической ток, газ и новые электроды, которые необходимо плавить. Как уже отмечалось, последние могут быть заменены проволокой.
• Управляющий блок. Зачастую содержит несколько индикаторов, сигнализирующих о состоянии аппарата, наличия подключении к источникам. А также запас расходных элементов. Если случится повреждение или перегрузка, индикаторы сообщают об этом.
• Блок питания. В тех вариантах, когда нет подключения напрямую к сети. Да и даже в этом случае зачастую напряжение подается через этот элемент.
• Резервуар с газом. Его габариты могут отличаться в различном диапазоне. Чем серьезнее нужды, тем больше размер баллона.

Иногда стандартный комплект оборудования снабжается некоторыми новыми частями. Ограничительные экраны, специальные вытяжки для работы в помещении, стойки для расположения «рукава». А также специальные подвижные платформы или просто тележки без бортов, чтобы перемещать баллон с газом. Особенно если он весьма крупный.

Назначение плавки

Обозначенная методика используется в массе различных сфер. Широко востребована как на крупном производстве, так и для каких-то небольших частных работ. Во многих случаях, если ландшафт на территории неудобный, даже стандартный подвод воды из источника к своему дому без предварительной сварки подвести проблематично.

Основные же отрасли, где метод применяется особо широко, это:

• Соединение магистралей. Все пути, которыми подается газ, вода и так далее. Зачастую центральные линии сплошь состоят из металла. И только отводы на воды организовываются из полипропилена или полиэтилена.
• Резервуары для содержания потенциально опасных жидкостей. Нефть, как вариант.
• Практически все основные несущие конструкции из металла в сфере строительства жилых домов. Как многоэтажных, так и частных. Сюда же относится и железобетон.
• Мосты, ворота, ограждения, элементы заборов.
• Корпусные части крупных судов.
• А также все металлических изделий. Перечислить каждую сферу невозможно.

И не стоит забывать, что плавление – это лучший способ ремонта габаритных металлических изделий. А также часто применяется для восстановления различного транспорта. В большей части для техники сельскохозяйственного назначения.

Преимущества

Давайте пройдемся по основным плюсам, которые можно найти в способе полуавтоматической сварки.

• Скорость исполнения.
• Возможность без проблем соединять тонкие конструкции и детали.
• Применяется в универсальных положениях, вертикально или горизонтально, без разницы.
• Снижения риска деформирования объекта.
• Выше КПД по сравнению с ручной.
• Подходит для новичков.

Недостатки

При наличии плюсов, избежать минусов полностью никогда не удается.

• Значительно возрастает риск пробития газовой защиты при работе на свежем воздухе.
• Существует шанс, что расплавленный электрод немного разлетится.
• На максимальной мощности аппарат использовать не рекомендуется. Или постоянно охлаждать, он весьма быстро нагревается.

Как видно, минусом меньше. Но они тоже довольно ощутимые.

Итоги

Эта методика сейчас полностью вытесняет ручное производство. Разумеется, она быстрее, эффективнее, проще и безопаснее. КПД выше в несколько раз. Но полностью автоматический метод, разумеется, приносит более серьезные результаты. В противовес, это и дороже. И если крупные заводы ориентируются на такой подход, то небольшие фирмы со средним потоком производства больше тяготеют к полуавтомату. Для частников же частично механизированная наплавка различных деталей – это единственный способ быстро и выгодно выполнять свою деятельность. А если вы все-таки решили приобрести специальное оборудование, то обращайтесь в нашу компанию «Сармат». Мы предоставляем широкую линейку технического обеспечения для механической обработки.

Механизированная сварка и наплавка: технология, оборудование, сущность и назначение

Создавать прочные стыки и восстанавливать изношенные покрытия можно разными способами. Сегодня под прицелом внимания один из них, а именно механизированная сварка и наплавка: рассмотрим, что она из себя представляет и какими методами может осуществляться, проанализируем преимущества и недостатки, которыми она обладает.

Обратите внимание, у нее широкая сфера применения: она выполняется как при изготовлении самых разных строительных конструкций (чаще всего труб), так и при ремонте активно использовавшихся функциональных узлов. С помощью тех или иных ее видов возвращают исходную геометрию шеек коленвалов, шлицов КПП и редукторов, элементов ходовой части гусениц и многих других предметов. В настоящее время считается наиболее перспективным направлением, а значит активно развивается.

Что называют механизированной наплавкой

В общем случае это процесс нанесения специального слоя на изношенную поверхность, который, затвердев, не только восстановит начальную форму детали, но и станет своего рода защитным покрытием. Весь смысл (и главная особенность) здесь в том, как осуществляется данный вид работ, а реализовать его можно одним из двух вариантов:

• автоматически – как подача электродного материала, так и его перемещение (и заготовки тоже) в пространстве выполняется оборудованием; многие установки обеспечивают еще и поперечные колебания направляемого стержня, что позволяет уменьшить количество проходов;
• полуавтоматически – механическим путем выполняется только доставка проволоки (или другой присадки) в рабочую зону, по шлангу, после чего сварщик самостоятельно перемещает держатель с нею относительно заготовки.

У каждого есть свои особенности. Так, в первом случае может не хватить гибкости при позиционировании, во втором многое зависит от мастерства человека, решающего задачу. Хотя производительность труда в обеих ситуациях значительно выше, чем при любом из ручных методов (у них другие достоинства). Качество и равномерность покрытия, обычно, тоже лучше, что и обуславливает широту применения, особенно серийного.

Технология механизированной наплавки

• Начальным этапом становится очистка поверхности детали от остатков смазочных материалов, грязи. Можно либо аккуратно обжечь ее с помощью горелки, либо промыть горячим щелочным раствором, после чего пройтись по ней щеткой. Это нужно для максимально равномерного осаждения восстанавливающего слоя.
• Следующий шаг – предупреждение значительных внутренних напряжений (если есть вероятность их возникновения), чтобы исключить появление трещин в нанесенном покрытии. Для этого необходимо подогреть обрабатываемый элемент до определенной температуры. До какой именно? Зависит от размеров, формы, характеристик заготовки, а также от конечных свойств присадки.
• Ну а затем осуществляется расплав – проволоки, металлической ленты, порошка – и непосредственное нанесение дополнительного материала на основной, под флюсом или без него, под защитой газа или без нее. Если при этом накладываются отдельные валики, стоит следить, чтобы каждый последующий перекрывал 0,4-0,5 ширины предыдущего.

Кажется, что все просто, и при должном уровне опыта так и есть, но важно не забывать, что правильная техника механизированной наплавки требует учитывать целый ряд нюансов. Даже при подготовке нужно:

• отшлифовать рабочие поверхности предмета шкуркой, если ранее он уже проходил процедуру восстановления;
• заглушить выходящие в зону контакта отверстия графитовыми стержнями или сразу пастой на основе жидкого стекла, причем сделать это предварительно, примерно за сутки;
• снять остатки смазки при помощи специально проколотых резиновых шайб, установленных перед головками;
• закрепить деталь в патроннике с достаточной надежностью – так, чтобы биение не было больше 1,5 мм.

Просто необходимо придерживаться не только выбранного способа (методы мы подробно рассмотрим ниже), но и режима плавления. Последний зависит от целого ряда факторов, в числе которых и величины напряжения с током, и характер вращения заготовки, и скорость подачи, и даже угол положения проволоки или ее длина.

В вопросе формирования валиков тоже есть своя специфика: при их нанесении важно проваривать основной материал неглубоко, так, чтобы его доля в покрытии не превышала 0,3-0,45 m. При этом нельзя вести дугу слишком быстро, иначе слои получатся узкими и пострадает качество сцепления.

Свои ограничения есть и по вылету присадочного прутка: чем он больше, тем значительнее сопротивление цепи, тем сложнее выполнять работу. Практическим путем обнаружено, что данная величина не должна превышать 25 мм.

Виды механизированной наплавки

Сегодня актуальны такие способы:

• под флюсом;
• в защитной газовой среде;
• электроконтактный;
• электрошлаковый;
• вибродуговой;
• плазменный.

Теперь рассмотрим каждый из них подробнее.

Работы под флюсом удобны тем, что при их осуществлении воздух не воздействует на разгоряченный металл, что помогает избежать пор и в целом облегчает труд. Плюс, отсутствует разбрызгивание, выделяющееся тепло используется более эффективно, можно выполнить легирование.

Сам процесс отличается своей производительностью, и тому есть две причины:

• Вылет сравнительно малый, поэтому ток (не единицу площади стержня) в 7-8 раз выше, чем при ручной дуговой сварке.
• Образующийся шлак помогает минимизировать потери основного материала, что положительно сказывается на итоговом коэффициенте напайки (увеличивает его в 1,5-2 раза).

Роль электрода выполняет сплошная проволока сечением 1-6 мм, скорость ее подачи регулируется автоматическим устройством и составляет от 100 до 300 км/ч. К ней подводится «плюс» от источника (через мундштук из меди), тогда как «минус» – к самой заготовке (но ток при этом еще проходит через станину и съемник).

При этом флюс может быть стеклообразным, представляя собой размельченную смесь силикатов (серия АН), и только оберегать основной материал от воздуха. Или содержать в себе легирующие, связывающие, шлакообразующие, раскисляющие добавки и изменять физико-химические свойства наносимого покрытия.

Механизированная наплавка поверхностей деталей в защитной газовой среде проводится в пространстве, заполненном смесью аргона и водяного пара или CO2. Первый дорого стоит, поэтому на заводах по умолчанию используют CO2, ремонтируя в нем кузова, элементы кабин и оперения и многие другие заготовки.

Процесс протекает следующим образом: поданный в рабочую зону, углекислый газ вытесняет собой воздух, не давая кислороду или азоту негативно воздействовать на созданный шов. Проблема только в том, что дуга нагревается до 6000 0С, а при такой температуре связи в CO2 нарушаются, и реакция его распада провоцирует выгорание легирующих веществ и углерода в наносимом покрытии. Чтобы нивелировать возможный вред, следует использовать специальную присадочную проволоку из серии Св, в составе которой содержатся добавки титана, кремния, марганца.

Этот вариант обладает сразу четырьмя преимуществами:

• позволяет получить ровный, плотный и даже эстетичный слой (причем без шлака), не требующий какой-то последующей обработки;
• дает возможность решить вопрос в 1,5-3 раза быстрее, чем вручную;
• обеспечивает все условия для визуального контроля процесса;
• способствует попутному охлаждению заготовки, из-за чего поверхность последней не коробится.

В число минусов запишем относительную непрочность шва и сравнительно большое разбрызгивание.

Зато метод просто реализуется на практике: стандартного 40-литрового баллона углекислоты хватает на 20 часов работы. Содержащуюся в ней влагу не проблема нейтрализовать осушителем – медным купоросом. Отличным редуктором станет обычный кислородный. Все операции нужно проводить с подачей тока обратной полярности.

Есть как классические, так и современные механизированные способы сварки и наплавки деталей. Электроконтактная относится, скорее, ко второй категории, так как выполняется на модернизированном оборудовании. Для ее реализации используются машины, приваривающие проволочный или ленточный металл, в один или несколько проходов, и таким образом создающие равномерное покрытие нужной толщины (до 3 мм). Рациональнее, если слоев будет 2-4: это позволит сохранить все физико-механические свойства, исключая перегрев при проведении работ.

Перемешивание основного и дополнительного материала стремится к нулю, особенно при использовании промежуточных присадок – порошков ПГ-СР. При этом вполне реально поддерживать производительность на уровне 2-4 кг/ч.

Электрошлаковый метод позволяет ремонтировать даже сильно изношенные элементы, например, Он обеспечивает высокое качество шва, причем работу можно проводить действительно быстро, показатель в 30 г/Ач вполне реален.

• флюс нагревается дугой, после чего через него пропускается ток;
• в таких условиях электрод плавится и образует ванну вместе с основным металлом;
• кристаллизатор движется вверх с определенной скоростью, а нижние слои постепенно остывают.

Обратите внимание, рабочая зона в этом случае полностью защищена от влияния воздуха, поэтому ничто не мешает вводить легирующие добавки и использовать выделяющееся тепло с максимальной эффективностью.

Техника и технология механизированной наплавки вибродуговым способом сводится к использованию присадочного стержня, создающего колебания с амплитудой от 1 до 3 мм и частотой от 50 до 100 Гц. В результате весь процесс становится чередой из трех циклично повторяющихся этапов:

• горение;
• холостой ход;
• замыкание.

Причем на первом шаге выделяется до 9/10 всего тепла, а на третьем – только 1/10. Это объясняется тем, что 12-20 В, т. е. при малом напряжении источника тока в цепи есть индуктивность, а значит дуга остается стабильной, и ее вольтаж уже 30-35 В.

Для максимальной эффективности стоит подключать ток обратной полярности и выполнять работу в охлаждающей жидкой среде. Хорошо подойдет водный раствор глицерина (10%) или кальцинированной соды (5%), поданный за 40 мм от присадочного стержня. В результате нагрева он обратится в пар, который и заберет вредные азотистые соединения. Кроме того, Ca сделает горение более стабильным, а C3H8O3 предотвратит появление трещин.

Да, метод хорош малой зоной повышения температуры и почти полным отсутствием потерь легирующих элементов и позволяет получить тонкое, но прочное покрытие, но у него есть и недостаток. Минус в том, что усталостная прочность заготовки снижается – из-за появления пор в нанесенном слое, что частично ограничивает случаи применения.

Если же рассматривать современные механизированные способы наплавки, то самой прогрессивной считается плазменная технология. В соответствии с ней восстановление изношенной поверхности осуществляется под воздействием сильно нагретого и богато ионизированного газа – аргона, гелия, воздуха, азота с добавками.

Может осуществляться по одной из трех схем – с открытой, закрытой и комбинированной струей. В первом случае роль анода выполняет заготовка, во втором – горелка или сопло, в третьем – и то и другое.

Варианта реализации тоже два:

• плазма захватывает порошок и равномерно осаждает его на поверхность;
присадка сразу вводится в струю.

Метод обладает пятью практическими преимуществами:

• за счет концентрации высокой температуры зона термического влияния сужается;
• благодаря ему на сталь реально наносить самые разные износостойкие материалы, даже пластмассу;
• позволяет точно регулировать толщину слоя – от тонкой, в 0,1 мм, до 2-3 мм;
• отличается сравнительно высоким КПД дуги – достигает 45%;
• по нему можно выполнять еще и поверхностную закалку.

Оборудование для механизированной наплавки

Обычно это установки, «сердце» каждой из которых – переделанный токарный станок: вместо резцедержателя у него головка, также он оснащен источником питания и зачастую понижающим редуктором, уменьшающим вращение до 5 или даже до 2 об/мин.

Хотя для коленчатых валов есть техника, не требующая дополнительной доработки. Это машины вроде ОКС-5523 с универсальными центросмесителями, и они регулируют скорость бесступенчато.

Источники тока подключают самые разные, например, это может быть:

• выпрямитель из серии ВКС-500-1 или ВС-600;
• преобразователь вроде ПСУ-500-2 или ПСГ-500.

При выборе головок для подачи присадки традиционно отдают предпочтение моделям из семейств ОКС.

Наиболее распространенным электродом считается пружинная проволока сечением 1,6-2 мм, хотя также популярны серии Св и Нп, в том числе и низкоуглеродистые, и высоколегированные. Подбирать одну из них нужно так, чтобы наносимое покрытие по своему химическому составу было сходным с основным.

Флюс – это соединение из порошкового графита с феррохромом и жидкого стекла. Эти вещества смешивают в определенных пропорциях и прокаливают, потом дают настояться, а дальше добавляют к чистому и уже приготовленному. Затем остается лишь хранить его в сухой емкости и использовать по мере необходимости.

Сущность механизированной наплавки и ее назначение

В общем случае это нанесение слоя материала на поверхность заготовки. Это нужно:

• для восстановления или изменения исходных размеров (геометрии) элемента, что особенно актуально, если это инструмент, например, режущая кромка;
• или придания новых свойств, допустим улучшения антикоррозионных характеристик или для повышения стойкости к истиранию.

Ну и в рассматриваемой нами ситуации процесс еще и должен быть наполовину или полностью автоматизированным.

Плюсы

• можно создавать покрытия значительной толщины (до 2-3 мм) и таким образом возвращать изначальную геометрию даже сильно изношенным изделиям;
• производительность в 1,5-3 раза выше, чем при любом из ручных методов;
• используемое оборудование сравнительно надежное и простое в транспортировке;
• отсутствуют ограничения по габаритам предметов – конусы доменных печей, сосуды атомных реакторов и другие большие объекты тоже реально защитить и восстановить;
• каждый метод достаточно легок в реализации;
• наносимый слой может быть какого угодно состава, от чистой меди до комбинированной пластмассы;
• наплавку не проблема сочетать с другими методами обработки, допустим, с азотированием или плазменной закалкой.

Минусы

• В ряде случаев в результате смешивания основного материала с добавленным, наблюдается ухудшение практических свойств;
• при неправильном выборе режима деформация, провоцируемая высокими температурами, может быть чрезмерной, что требует принятия дополнительных мер по сохранению геометрии заготовки;
• решающему задачу мастеру нужно обладать теоретическими знаниями в области сочетаемости металлов, чтобы сделать покрытие не просто равномерным, а с нужными свойствами;
• небольшое количество сочетаний по сравнению с тем же напылением;
• трудно покрывать малые элементы сложных форм – ванну приходится постоянно переносить и не всегда удается осуществить это плавно.

Выводы

Мы рассмотрели сущность и назначение механической наплавки металлов, со всеми ее плюсами и минусами, и, по нашему мнению, достоинства важнее недостатков, а значит этой технологией стоит пользоваться. Какой именно способ ее выполнения выбрать, решать вам. А выгодно заказать станки для реализации практически каждого из методов вы можете в нашей компании «Сармат».

Читайте также: