Оборудование для автоматической сварки в среде защитных газов

Обновлено: 18.05.2024

Полуавтоматы. Установки для сварки полуавтоматами типа ПШ-5 (ПШ-5У), ПШ-54 под слоем флюса в настоящее время в судостроении не применяются в силу их недостатков – значительный вес держателя (из-за бункера с флюсом), малый запас флюса, невозможность плавного регулирования скорости подачи проволоки.

Отечественная промышленность располагает большим числом различных автоматов и полуавтоматов для сварки в защитных газах. В судостроении находят применение автоматы для сварки плавящимся электродом: АДПГ-500, АДСП-1, ТС-35 и неплавящимся (вольфрамовым) электродом – АДСВ-2.

Автомат АДПГ-500 предназначен для сварки плавящимся стальным электродом в среде защитных газов (СО₂, Аr, Hе) стыковых и угловых швов в нижнем положении. В комплект установки входят источник питания сварочной дуги ( преобразователь типа ПСГ-500), шкаф управления, сварочный трактор и газовая аппаратура. Сварочный трактор имеет детали, унифицированные с автоматом АДФ-500. Трактор – малогабаритный предназначен для сварки тонкой электродной проволокой диаметром 0,8 – 2 мм при силах тока 150 – 500 а. Скорость сварки может изменяться в пределах 15 – 70 м/ч, а скорость подачи проволоки 90 – 960 м/ч. Трактор может перемещаться по изделию. Газовая аппаратура состоит (Рис.6.8.) из баллона с защитным газом, редуктора, ротаметра (расходомер газа) и соединительных шлангов. При сварке в среде СО₂ в состав газовой системы включают осушитель и подогреватель газа. Грелка с водяным охлаждением обеспечивает подачу защитного газа в пределах 600 - 1500 л/ч.

На судостроительных заводах сварку плавящимся электродом в защитных газах наиболее широко применяют как полуавтоматическую с применением полуавтоматов ПДПГ-300, ПДПГ-500, А-537Р, «Гранит» и «Нева» и др.

Полуавтоматы ПДПГ-300 и ПДПГ-500 – в состав установки входят источник сварочного тока (типа ПСГ-350 или ПСГ-500), шкаф управления, подающий механизм с гибкими шлангами и сварочными пистолетами и газовая аппаратура (Рис.6.8).

Для сварки титановых сплавов применяют автоматы типа АДС-1000-2М, АДС-1000-2В, АСУ-4МВ и полуавтоматы ПГТ-2, «Ритм», «Темп» и др.

Оборудование для ручной и механизированной сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов.При этом способе сварки в качестве неплавящегося электрода используют вольфрамовые прутки, содержащие 1,5 -2% окиси лантана или иттрия, которые улучшают эмиссию электронов с электрода, что повышает устойчивость горения дуги. Наиболее широк этот способ применяется для сварки цветных металлов и сплавов и для нержавеющих сталей. Во многих случаях сварочная дуга питается от источника переменного тока, что объясняется следующим.

При сварке алюминия и его сплавов на его основе, а также магниевых сплавов, для разрушения тугоплавкой окисной плёнки, образующейся на поверхности сварочной ванны, необходима обратная полярность (минус на изделии), так как только при таком включении эмиссия электронов с изделия (катода) будет разрушать поверхностную плёнку окислов; сварку можно выполнять качественно при условии указанной очистки сварочной ванны. В тоже время, при обратной полярности вольфрамовый электрод чрезмерно нагревается. Во избежание его расплавления, сварочный ток приходится уменьшать, а это снижает производительность сварки.

При переходе на переменный ток сварочная ванна достаточно очищается в полупериод, когда изделие является катодом; одновременно переменная полярность позволяет повысить сварочный ток и производительность сварки. Однако в этом случае неизбежно появление составляющей постоянного тока I_о(Рис.6.10.) в связи с тем, что электродами являются различные металлы (один электрод – вольфрам, другой – алюминий).

Более интенсивная эмиссия электронов с вольфрамового электрода обусловливает появление несимметричной синусоиды переменного тока, из которой можно выделить постоянную составляющую. Составляющая постоянного тока имеет прямую полярность, что ухудшает качество сварного соединения (затрудняет разрушение плёнок, уменьшает глубину проплавления, ухудшает стабильность дуги). Исследования показали [ 4,5 ], что включение в последовательную сварочную цепь балластных реостатов или ёмкости уменьшает или полностью устраняет составляющую постоянного тока. Поэтому при сварке (механизированной или ручной) алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом питание сварочной цепи осуществляют, как правило, переменным током (Рис.6.8,б).

В состав установки входят: источник тока – сварочный трансформатор 1; дроссель для регулирования силы сварочного тока 2; осциллятор для стабилизации дуги 3; балластный реостат 4 для уменьшения составляющей постоянного тока; газо -электрическая горелка 5 с вольфрамовым электродом, газовая система, включающая баллон с аргоном 6 , редуктор 7, ротаметр 8 и шланги для подвода аргона. В ручном варианте газо-электрическую горелку перемещают вручную. Укрепив на тракторе и включив в состав установки шкаф управления, можно сварку вести автоматически. Установки типа УДАР-300 и УДАР-500, а также УДГ-301 и УДГ-501 применяют в судостроении. Для устранения составляющей постоянного тока в сварочную цепь этих установок включены конденсаторные батареи и имеется электронный стабилизатор напряжения. Диаметр вольфрамового электрода – 2-6 мм. В судостроение в настоящее время очень широко применяется автомат АДСВ-2, который предназначен для автоматической сварки нержавеющих сталей и цветных металлов и сплавов неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона. Сварочный ток до 400 а, скорость сварки 10-80 м/ч, диаметр присадочной проволоки – 1-2,5 мм, скорость её подачи до 800 м/ч.

Гибридная лазерно-дуговая сварка. Основные принципы.Применение дугового разряда как одного из самых распространённых и дешёвых видов источников тепла для сварки наталкивается на существенные трудности, связанные с недостаточной концентрацией энергии в электродуговой плазме и неустойчивостью горения дуги при высоких скоростях сварки [ 1, 3 ]. Поэтому на данный момент всё большее развитие получают гибридные ( помесь) способы сварки, к которым можно отнести и лазерно-дуговую сварку. Данная технология была получена объединением технологий лазерной сварки и сварки в среде защитных газов. На Рис.6.11 показаны основные методы реализации гибридно-дуговой сварки.

Процесс гибридной сварки может быть реализован по двум схемам – в первой схеме луч лазера и дуга действуют с разных сторон, во второй схеме воздействие дуги и луча осуществляется с одной стороны по отношению направлению сварки и нормали к поверхности металла. На данный момент, в силу сложности изготовления оборудования, соответствующего первой схеме, при сварке используется вторая схема. Процесс лазерно-дуговой сварки может осуществляться как неплавящимся так и плавящимся электродом. При использовании неплавящегося электрода дуга зажигается впереди по ходу сварки. Дуга прогревает металл и расплавляет его верхний слой, а лазерный осуществляет глубокое проплавление. При использовании плавящегося электрода электрическую дугу зажигают позади сфокусированного излучения, которое проплавляет только соприкасающиеся части металла. Основой системы гибридной сварки является специальная сварочная горелка, включающая в себя как лазерную оптику, так и горелку для сварки в среде защитных газов (Рис. 6.12).

Схематичное представление метода гибридной лазерно-дуговой сварки показано на Рис.6.13.

При гибридной сварке помимо лазерного излучения на сварочную ванну воздействует сварочная дуга, которая является дополнительным источником энергии, привносимой в сварочную ванну. Минимальная мощность лазера должна быть более 500Вт [2, 3].

Гибридная лазерно-дуговая сварка реализует технологический процесс, в котором взаимно усиливаются преимущества каждого из методов сварки и уменьшаются недостатки, что приводит к расширению технологических возможностей. Применение такого вида сварки – перспективно для судостроения.

Установки для механизированной сварки вертикальных швов. Применение ЭШС.При современных методах постройки корпусов судов из крупных секций или блоков наиболее ответственными являются швы монтажных соединений (межсекционные стыки), которые часто сваривают вручную за несколько проходов ( при толщинах более 15 мм). Это очень трудоёмкий и затратный процесс. В настоящее время на многих судостроительных заводах применяют автомат типа А-433М, (модернизированный для электрошлаковой сварки), разработанный специально для судостроения. Нашли применение также автоматы А-820М, А-612, А-681 и др.

Автомат А-433М (Рис.6.14.) – одноэлектродный перемещающийся по монорельсу, на котором укреплена зубчатая рейка.

Для сварки крестообразных соединений набора (флоры и стрингеры) высоких днищевых секций в настоящее время применяют четырёхголовочные (работа одновременно четырёх дуг) автоматы типа «Балтия».

Автоматическая сварка в среде защитных газов

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

Автоматическая сварка в среде защитных газов

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

Область применения

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

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

Преимущества

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

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

Недостатки

В качестве недостатков стоит отметить следующие факторы:

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

Принцип работы и технология механизированной сварки

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

Автоматическая сварка в защитных газах

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

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

Используемые защитные газы

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

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

Сварочные материалы и оборудования

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

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

Оборудование для автоматической сварки в среде защитных газов

Техника безопасности

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

Заключение

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

Сварка в среде защитных газов

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

Процесс сварки в среде защитных газов

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

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

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

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

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

Режимы Технология сварки

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

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

«Важно!

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

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

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

Схема подачи газа при наплавлении

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

Схема сварки в среде защитных газов

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

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

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

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

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

Стандарты

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

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

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов

Сварка при помощи полуавтомата может проводиться несколькими различными способами, в зависимости от того, какой тип защиты используется для нее. Самым популярным вариантом является полуавтоматическая сварка в среде защитных газов. Это надежный способ получить качественное соединение металлов. В настоящее время выпускается большое количество моделей аппаратов, у которых очень широкий выбор параметров, дополнительных функций и прочих особенностей. Таким образом, специалист может подобрать технику практически для любой сферы применения.

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов

Здесь отлично сочетаются свойства газовой и электрической сварки, но главной особенностью является использование механизированного устройства подачи. Оно единственное, которое работает здесь в автоматическом режиме, так как сама сварка производится вручную. Благодаря его наличию методика и получила название полуавтоматической. Дуга расплавляет металл и присадочный материал, а сама может поддерживаться нужное количество время при помощи неплавкого электрода. Здесь объединены основные способы сваривания.

Полуавтоматическая сварка в защитном газе очень широко распространена благодаря своей универсальности. С ее помощью можно соединять не только обыкновенные углеродистые стали, но и металлы, сложно поддающиеся сварке. Правильно подобранный режим и газ для защиты позволит совершить сварку любого изделия, будь то алюминиевые детали, трубы из нержавейки. Разнородные металлы в одной конструкции и так далее.

Встретить методику сварки можно в ремонтных мастерских по восстановлению металлоконструкций, автомобилей, изделий из металла и так далее. Также ее применяют для сварки трубопроводов, как в коммунальной сфере, так и в химической, нефтяной, пищевой и прочих промышленностях. Помимо этого она повсеместно используется в строительных работах, сварочных цехах на предприятии и во многих других местах.

К основным преимущества методики можно отнести:

Очень высокое качество соединение, существенно превышающее другие способы соединения металлов;
Минимальная зависимость от внешних условий и подготовки металла;
Возможность работы со сложными сплавами и разнородными деталями;
Проварка может осуществляться на большую глубину, что практически недостижимо для газопламенной сварки;
Широкое разнообразие моделей инверторов, которые с каждым годом все больше развиваются;
Удобный инструмент подачи проволоки, помогающий осуществлять беспрерывные швы большой длины.

Здесь имеется ряд недостатков, среди которых:

Дороговизна оборудования и расходных материалов, которые затрудняют использование для частных целей;
Работа с газом всегда остается опасной для сварщика и окружающих;
Процесс подготовки более сложный, чем в ручной дуговой сварке, а также вся конструкция оказывается более громоздкой и менее мобильной;
Много параметров для выставления правильного режима;
Многие газы оказываются вредными для здоровья человека.

Режимы сварки

Режим напрямую зависит от того, какой именно металл будет свариваться, и какая его толщина. У каждого из них есть свои особенности, но в среднем можно вывести общие положения, на которые стоит ориентироваться, чтобы получить надежный и качественный шов. Основные режимы сваривания приведены в таблице.

Принцип работы и отличительные особенности

Сварка при помощи полуавтоматического инвертора схода по принципу действия с электродуговой, так как она относится к одной из ее разновидностей. Основным температурным источником здесь выступает дуга. Только она образуется между основным металлом заготовки и неплавким вольфрамовым электродом.

«Важно!
Нужно проводить сварку не прерываясь, до того как кончится плавкий электрод, и швы получаются намного более длинными.»

Швы после полуавтоматической сварки с среде защитных газов

Для заполнения места соединения металлом используется сварочная проволока. Она подбирается под тот тип металла, с которым ведется работа. Проволока выполняет роль присадочного материала, как в электродуговой делает электрод, но при этом не проводит электричество. С учетом того, что она значительно тоньше обыкновенных электродов, то подается она намного быстрее.

За подачу отвечает специальное механизированное устройство, которое передает проволоку из мотка в сварочную ванну. В зависимости от модели аппарата, оно может иметь несколько скоростей. Данное устройство, которое объединяет в себе также горелку и держак электрода, является главной особенностью такой технологии. Оно не встречается в других аппаратах, но существенно облегчает процесс длительной работы. Правильная настройка режимов подачи дает возможность не отвлекаться на поставку расходного материала.

Полуавтоматическая сварка без углекислого газа может проводиться, так как существует целый набор различных вариантов. Среди самых популярных:

Гелий – данный газ не столь часто используется. Но также востребован. Они часто участвует в виде одного из компонентов газовых смесей. Бывает чистый и технический газ, каждый из которых применяется для своих целей. – является горючим газом. Чаще все используется в специальной водородной сварке. Его содержат в баллонах зеленого цвета под большим давлением. – чаще всего применяется при сварке меди. Газ без цвета и запаха, не горючий. Выделяют четыре сорта, которые классифицируются по чистоте содержания. – не ядовитый газ, который тяжелее воздуха и благодаря этому отлично вытесняет все лишние компоненты атмосферы из сварочной ванны. Это относительно недорогой газ, который применяется для многих стандартных работ при сварке.

Данная разновидность является одной из самых распространенных и разнообразных. По этой причине ее можно встретить во многих отраслях промышленности. Аппараты позволяют подобрать необходимые расходные материалы, чтобы улучшить качество сварки и обеспечить долговечное и крепкое соединение.

Автоматическая сварка в среде защитных газов оборудование

Дуговая сварка в защитном газе позволяет получить швы исключительного качества: за счет блокирования доступа воздуха соединение получается без пор и шлаков. Однако это вовсе не означает, что технология сама делает свое дело, а от сварщика ничего не зависит.

Для получения качественного результата необходимо правильно провести подготовительные и основные манипуляции. В нашей статье мы расскажем, как проводится дуговая сварка в защитных газах, что нужно сделать перед началом работ и какие правила безопасности необходимо соблюдать.

Суть метода дуговой сварки в защитном газе

Нюансы названия аргонодуговой сварки (TIG) по ГОСТу

Отличительной чертой дуговой сварки в защитном газе является использование специальной газовой среды, которая предохраняет нагретый до высокой температуры и плавящийся металл заготовки и электрода от контакта с воздухом. Содержащийся в нем кислород вызывает окисление металла и отрицательно влияет на качество сварных соединений. Именно поэтому и прибегают к сварным работам в среде инертных или активных защитных газов. Они поступают в зону сварочной дуги, обтекая ее и заполняя сварочную ванну, тем самым предотвращая негативное воздействие кислорода на металлы.

Дуговая сварка в среде защитных газов обладает следующими достоинствами:

высокой производительностью, превышающей в 2-3 раза потенциал обычной технологии, не предполагающей использование защитных сред;
возможностью проведения работ в любом положении, отсутствием необходимости в последующей обработке сварных соединений от шлаков и окислов, отличной защитой рабочей зоны от негативного воздействия кислорода;
небольшой зоной нагрева заготовки;
незначительными деформациями свариваемых изделий и конструкций;
возможностью наблюдения за формированием сварного шва;
использованием как механических, так и автоматических сварочных аппаратов.

Что касается недостатков технологии, то они заключаются в относительно высокой стоимости работы, поскольку требуется специальная аппаратура, дорогостоящие защитные газы, расходные материалы.

Плюсы и минусы газоэлектрической сварки

К основным преимуществам относят:

повышение качественных характеристик металла шва;
возможность производить работы при любом положении сварных швов (в отличие от сыпучих флюсов);
высокая производительность (при механизации скорость достигает 120 м/час, а при автоматизации – 200 м/час);
отсутствие шлакового слоя, что позволяет зрительно контролировать процесс сварки;
применение для сварки цветных и тугоплавких металлов;
для производства высокоточных работ;
благодаря огромной номенклатуре выпускаемых полуавтоматов и автоматов, возможно использование как в промышленных масштабах, так и штучном производстве.

Минусы этого вида сварочных работ:

работа с газами требует повышенных мер техники безопасности;
высокая стоимость инертных газов.

Виды газов для дуговой сварки

Для этой технологии дуговой сварки используют инертные и активные газы.

Инертные – аргон и гелий – не вступают в реакцию с металлом заготовок. С их помощью соединяют алюминиевые, титановые и другие металлические изделия. Дуговая сварка в защитном газе с использованием неплавящихся электродов подходят для работы с тугоплавкими сталями.

Также для дуговой сварки в защитном газе используют азот, водород, кислород. Наиболее выгодным с экономической точки зрения является применение углекислого газа.

Защитные газы, используемые при сварных работах, обладают следующими отличительными характеристиками:

Аргон – невзрывоопасный, невоспламеняющийся, помогает получить качественный шов, надежно предохраняет сварную ванну от попадания атмосферного кислорода.
Гелий – переходит в сжиженное состояние при температуре -269 °С, поставляется в баллонах, где находится под давлением в 150 атм.
Углекислый газ – бесцветный, без запаха, выделяется из дымовых газов при помощи специальной аппаратуры.
Кислород – получают из атмосферного воздуха путем его охлаждения, газ способствует горению.
Водород – приобретает взрывоопасные свойства при контакте с воздухом, бесцветный и без запаха, требует неукоснительного соблюдения правил безопасности, способствует воспламенению.

Для дуговой сварки в защитном газе плавящимся электродом используют углекислый газ. Под воздействием температуры он распадается на угарный газ и кислород. Для предотвращения окисления металла пользуются присадками с кремнием и марганцем в составе.

Эти вещества, вступая между собой в химическую реакцию, приводят к образованию шлака, который покрывает сварной шов. Шлак не влияет на качество соединения, однако нуждается в устранении.

Прежде чем приступить к автоматической или ручной дуговой сварке в защитном газе, необходимо удалить воду из газового баллона, перевернув его. Процедура требует периодического повторения. Игнорирование этого процесса приведет к тому, что сварной шов получится низкокачественным и пористым.

Заготовки из меди и нержавейки сваривают в защитной среде аргона с использованием графитовых или угольных электродов. Защитный газ не вступает в химическую реакцию с названными металлами. Вольфрамовые стержни для этой технологии не подходят, поскольку быстро расходуются.

Существенное значение для получения качественного сварного соединения имеет правильная настройка аппаратуры. Необходимо ориентироваться на сложность работы, материал и толщину заготовок и т. п. В большинстве случаев дуговая сварка в защитном газе проводится на оборудовании с напряжением от 150 до 500 А, способным создать дугу мощностью от 22 до 30 В, расход газа в этом случае не превышает 10 л/мин.

Оборудование для дуговой сварки в защитном газе

Дуговую сварку в защитном газе чаще выполняют с помощью полуавтоматических инверторов, позволяющих регулировать напряжение и силу тока. Инверторы одновременно являются источниками питания. Производители выпускают оборудование с дополнительными опциями, однако для работы с заготовками из металлов средней толщины подойдут простые модели.

Полуавтоматические аппараты для сварки.

Оборудование для дуговой сварки в защитном газе бывает:

Локальным, в котором подача газа осуществляется из сопла напрямую. Это наиболее распространенные аппараты, которые не подходят для работы с крупногабаритными заготовками.
Общим, которое позволяет регулировать атмосферу в рабочей зоне. Аппараты оптимальны для работы с габаритными конструкциями.

Регулировка атмосферы происходит следующим образом:

откачка воздуха из внутренней полости;
закачка газа;
непосредственно сварные работы.

Для дуговой сварки в защитном газе, помимо сварочного аппарата, потребуются следующие расходные материалы и оборудование:

Присадочные прутки помогают выполнить аккуратный сварной шов на заготовках из сложных металлических сплавов (цветных, нержавеющих, стальных металлов). При выборе присадок ориентируются на состав материала обрабатываемой заготовки. Присадка и неплавящийся электрод выступают в качестве припоя.
Проволока используется при дуговой сварке в защитной среде аргона. Ее подача осуществляется автоматически из установленной на инверторе катушки. Наряду с прутьями используется для формирования шва при сварке неплавящимся электродом.
Шланги и фитинги – расходные материалы, которые периодически требуют замены. Длина шланга должна быть такой, чтобы между аппаратом и обрабатываемой деталью оставалось достаточное количество места.

Сводная таблица по сварочным автоматам

Наименование	Номинальный сварочный ток при ПВ = 100 %, А	Диаметр проволоки, мм	Скорость подачи сварочной проволоки, м/ч	Габаритные размеры, мм	Среда (газ/флюс)	Масса, кг
АДГ-630	600	1,6…3,0	120…720	680х385х630	газ	32
АДФ-630	630	1,6…3,0	120…720	680х385х630	флюс	32
АСУ-5	630	2,0…3,0	120…720	—	флюс	28
ТС-16	1000	2,0…5,0	52…403	716х346х540	флюс	45
АДФ-1000	1000	2,0…5,0	26…360	720×500х650	флюс	80
АДФ-1250	1250	2,0…5,0	12…360	1320х630х980	флюс	145
2 х ТС-16 (двухдуговой)	500*	1,6…2,0*	52…403*	700х600х650	флюс	65

* для каждой дуги

Подготовительный этап перед дуговой сваркой в защитном газе

Подготовка к дуговой сварке в защитной газовой среде заключается в разделке кромок заготовок в соответствии с требованиями ГОСТ или других технических стандартов. При использовании механического оборудования сварщик может не разделять края деталей, полностью проваривая металл и не оставляя между кромками зазоров. Если соединяемые элементы располагаются на некотором расстоянии друг от друга либо произведена разделка их краев, то выполняется проварка, однако толщина шва не должна превышать 1,1 см. Если разделка боковых углов кромок не имеет откосов, то можно повысить производительность автоматической дуговой сварки.

При приварке происходит усадка металла, негативно влияющая на зазор между заготовками. Во избежание некачественного результата, детали крепятся друг к другу шарнирами под определенным углом в зависимости от размера деталей.

Дуговая сварка в защитном углекислом газе требует предварительной очистки поверхности заготовок от шлака и загрязнений. Для снижения уровня загрязнения в процессе работы детали обрабатывают специальными жидкими составами. Не требуется ждать полного высыхания жидкости до начала сварных работ. В дальнейшем конструкцию собирают с помощью клиньев, скоб, прихваток и т. п. До сборки изделие необходимо тщательно осмотреть.

Общие рекомендации по технике сварки

Ручную и механизированную сварку обычно ведут на весу. Автоматическую сварку можно осуществлять так же, как и при сварке под флюсом, на остающихся или съемных подкладках и флюсовых подушках. Однако во многих случаях наиболее благоприятные результаты достигаются при использовании газовых подушек (рис. XI.4). Они улучшают формирование корня шва, а при сварке активных металлов способствуют и защите нагретого твердого металла от воздействия с воздухом. Подаваемые в подушку газы по составу могут быть аналогичными применяемым для защиты зоны сварки.

XI.4. Схемы газовых подушек а, б — односторонняя и двусторонняя сварка; 1 — защитный газ; 2 — медная подкладка

Качество шва в большой степени определяется надежностью оттеснения от зоны сварки воздуха. Необходимый расход защитного газа устанавливают в зависимости от состава и толщины свариваемого металла, конструкции сварного соединения, скорости сварки, состава защитного газа.

Влияние скорости сварки на надежность защиты зоны сварки видно из рис. XI.5. Ветер и сквозняки также снижают эффективность газовой защиты. В названных случаях рекомендуется на 20—30% повышать расход защитного газа, увеличивать диаметр выходного отверстия сопла или приближать горелку к поверхности детали. При сварке на повышенных скоростях полезно также наклонять горелку углом вперед, а при автоматической сварке применять боковую подачу газа (см. рис. XI.3,б). Для защиты от ветра зону сварки закрывают щитками. Для достаточной защиты соединений, указанных на рис. XI.6,в,г, необходим повышенной расход газа. При их сварке рекомендуется устанавливать сбоку и параллельно шву экраны, задерживающие утечку защитного газа. При равных условиях расход гелия благодаря его меньшей плотности должен быть увеличен по сравнению с аргоном или с углекислым газом.

XI.5. Влияние скорости сварки на эффективность газовой защиты а—в — сварка соответственно на малой, средней и очень большой

XI.6. Схемы (а—г) расположения границы струи защитного газа при сварке различных типов соединений

Способы дуговой сварки в защитном газе

На предприятиях при проведении строительных работ используют автоматическое оборудование для дуговой сварки в защитном газе. Применение такой аппаратуры позволяет полностью контролировать весь процесс соединения заготовок. В то же время для бытовых нужд сварочные автоматы не подходят, поскольку являются сложными и дорогостоящими.

Техника безопасности при дуговой сварке в защитном газе

Защитная газовая среда предотвращает порчу металла во время сварных работ, однако газ представляет опасность для самого сварщика. Поэтому при дуговом способе соединения деталей важно соблюдать правила безопасности, пользоваться защитной одеждой, масками, перчатками. Поскольку кислород легко воспламеняется, использовать его нужно с особой осторожностью. Газовые баллоны хранятся и применяются при работе только в вертикальном положении. Нельзя пользоваться баллонами, у которых истек срок поверки, есть следы механических повреждений.

Проводить дуговую сварку в защитном углекислом газе можно только в хорошо проветриваемом помещении. Различные газовые среды требуют применения подходящих редукторов. Шланги не должны быть спутанными, а также не следует их подвергать воздействию открытого огня, искр, горячих и тяжелых предметов.

В помещении, в котором проводятся сварные работы, не должны присутствовать посторонние люди, домашние животные, легковоспламеняющиеся, горючие вещества и т. п.

Читайте также: