Оборудование для автоматической сварки в защитных газах

Обновлено: 20.09.2024

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.

Газовая аппаратура, применяемая в автоматах для сварки в защитных газах

К газовой аппаратуре, используемой при сварке в защитных газах, относят баллоны, газовые редукторы, подогреватели и осушители газа, расходомеры, смесители газов, электромагнитные газовые клапаны и газоэлектрические горелки.

Баллоны (рис. 5) предназначены для хранения и транспортирования защитного газа под высоким давлением. Наибольшее применение имеют баллоны емкостью 40 дм3, размеры и масса которых приведены ниже (масса указана без вентилей, колпаков, колец и башмаков).

Все газы, кроме углекислого, находятся в баллонах в сжатом состоянии, а углекислый газ—в жидком состоянии.

Редуктор (рис. 89) предназначен для понижения давления газа, поступающего в него из баллона или распределительного трубопровода, и автоматического поддержания постоянным заданного рабочего давления.

Давление газа в баллоне показывает манометр высокого давления 2. Защитный газ из баллона поступает в камеру высокого давления 1 проходит через приоткрытый пружиной 8 клапан 11 и поступает в камеру низкого давления 10. При прохождении через клапан газ преодолевает значительное сопротивление, в результате чего давление за клапаном, т. е в камере низкого давления, снижается. Это давление показывает манометр низкого давления 3. Из камеры низкого давления защитный газ через

вентиль 6 направляется в сварочную головку (держатель). Автоматическое поддержание рабочего давления в редукторе постоянным происходит следующим образом. С уменьшением расхода газа давление его в камере низкого давления будет возрастать, и он с большей силой будет давить на мембрану 7, которая отойдет вниз и сожмет пружину 8. При этом пружина 4 прикроет клапан 11 и будет держать его в таком положении до тех пор, пока давление в камере 10 (низкого рабочего давления) не станет вновь равным первоначальному. Наоборот, с увеличением расхода газа давление его в камере низкого давления уменьшается, мембрана под действием пружины 8 перемещается вверх и открывает клапан.

Таким образом, автоматически регулируется подача защитного газа из камеры высокого в камеру низкого давления и тем самым поддерживается постоянным рабочее давление. При случайном повышении давления свыше допустимого в камере низкого давления откроется предохранительный клапан 5 и сжатый газ выйдет в атмосферу.

Регулирование рабочего давления защитного газа производится следующим образом. При ввертывании регулировочного винта 9 сжимаются пружины 8 и 4, открывается клапан 11 и давление в камере низкого давления повышается. Чем больше открыт клапан, тем большее количество газа будет приходить через него и тем выше будет рабочее давление газа. При вывертывании винта 9, наоборот, клапан 11 прикрывается и давление газа в камере 10 уменьшается.

Подогреватель (рис. 8) предназначен для подогрева углекислого газа, поступающего из баллона в редуктор, с целью предотвращения замерзания редуктора. При большом расходе углекислого газа (вследствие поглощения теплоты при испарении жидкого углекислого газа) температура газа понижается, что может привести к замерзанию имеющейся в нем влаги и закупорке каналов редуктора.

Подогреватель используют при сварке в углекислом газе. Он состоит из корпуса 1, трубки-змеевика 3, по которой проходит углекислый газ, кожуха 2, теплоизоляции 4 и нагревательного элемента 5 из хромоникелевой проволоки, расположенного внутри змеевика. Подогреватель крепят к баллону накидной гайкой 6. Питание его осуществляют постоянным током напряжением 20 В или переменным током напряжением 36 В. Провода от шкафа управления присоединяют к зажимам 7.

Осушитель, применяемый при использовании влажного углекислого газа для поглощения из него влаги, может быть высокого и низкого давления.

Осушитель высокого давления, устанавливаемый до понижающего редуктора, имеет малые размеры и требует частой замены влагопоглотителя, что неудобно в работе.

Предредукторный осушитель газа (рис. 9) служит для поглощения влаги, содержащейся в газе, и устанавливается после подогревателя газа. Он состоит из корпуса 7, в который сверху и снизу вставлены сетчатые шайбы 4. С внутренней стороны корпуса перед шайбами установлены фильтры 5 из стекловаты. Внутренняя часть корпуса заполнена осушителем. В качестве поглотителя влаги используется обезвоженный медный купорос CuSO4 · 5НдО или силикагель марки ШСМ. Перед заполнением осушителя купорос или силикагель необходимо прокалить в течение 2 часов при температуре 200° С. С помощью гайки 2 втулка 1 через пружину 3 сжимает массу осушителя до полного уплотнения.

Осушитель рассчитан на осушку 30-35 м3 (т. е 4-6 баллонов) углекислого газа при одной зарядке.

Осушитель низкого давления (рис. 10), имеющий значительные размеры, устанавливают после понижающего редуктора; он не требует частой замены влагопоглотителя. Осушители низкого давления целесообразно применять главным образом при централизованной газовой разводке.

В качестве поглотителя используют силикагель или алюмогликоль, реже - медный купорос и хлористый кальций. Силикагель и медный купорос, насыщенные влагой, поддаются восстановлению путем прокаливания при 250—300 °С.

Расходомеры предназначены для измерения расхода защитного газа. Они могут быть поплавкового и дроссельного типов. Расходомер поплавкового типа—ротаметр (рис. 11,а) — состоит из стеклянной трубки1 с коническим отверстием. Трубка располагается вертикально, широким концом отверстия вверх. Внутри трубки находится легкий поплавок 2, который может свободно в ней перемещаться. При прохождении снизу вверх газ будет поднимать поплавок до тех пор, пока зазор между ним и стенкой трубки не достигнет величины, при которой напор струи газа уравновешивает массу поплавка. Чем больше расход газа и его плотность, тем выше поднимается поплавок. Ротаметр снабжен шкалой 5, тарированной по расходу воздуха. Для пересчета на расход защитных газов пользуются графиками. Общий вид ротаметра РС-3 показан на рис. 11,б.

Расходомер дроссельного типа (рис. 11,б) построен на принципе измерения перепада давления на участках до и после дросселирующей диафрагмы 3 (P₁ и P₂), который зависит от расхода газа и замеряется манометрами 4. О примерном расходе защитного газа можно судить также по показанию манометра низкого давления газового редуктора. Для этого на выходе редуктора устанавливают дроссельную шайбу (дюзу) с небольшим калиброванным отверстием. Скорость истечения газа через его отверстие, а, следовательно, и расход газа будут пропорциональны давлению газа в рабочей камере. Этот принцип использован в редукторе У-30, где манометр 8 (см. рис. 7) показывает непосредственно расход газа, а не давление в рабочей камере. С этой целью редуктор снабжен двумя дюзами 9 и 13 с калиброванными отверстиями разных диаметров. Поворотом корпуса клапана 11 предельного давления против соответствующей дюзы устанавливают канал 10, каждому положению которого соответствует деление шкалы на манометре 8.

Смесители предназначены для получения смесей газов CO₂+O₂ и CO₂+Ar+ O₂. Постовой смеситель УКП-1-71 для получения смеси газов CO₂+ O₂, отбираемых из баллонов, и автоматического поддержания постоянным заданного состава и расхода газовой смеси состоит из регулятора давления с редуктором ДКП-1-65 и узла смешения газов. Изменяют, состав смеси, заменой дюз. Рамповый смеситель УКР-1-72 позволяет получить смесь CO₂+ O₂ при отборе кислорода от рампы баллонов, а углекислого газа — от изотермической емкости, предназначенной для сжиженного переохлажденного диоксида углерода. Смеситель обеспечивает питание газом 10—50 сварочных постов.

Газовый клапан, используемый для экономии защитного газа, следует устанавливать по возможности ближе к сварочной горелке; иногда его встраивают в ее ручку. Наибольшее распространение получили электромагнитные газовые клапаны. Газовый клапан следует включать так, чтобы была обеспечена предварительная (до зажигания дуги) подача защитного газа, и выключать — после обрыва дуги и полного затвердевания кратера шва.

Перепускную рампу применяют для подачи в сварочный цех защитного газа при значительном его расходе. Она состоит из двух групп поочередно подключаемых баллонов, коллектора с газовой аппаратурой и трубопровода, по которому защитный газ подается к сварочным постам. Трубопроводы для подачи углекислого газа и его смесей окрашивают в черный цвет.

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.

Сварка в защитных газах

Сварка в защитных газах – одна из по-настоящему эффективных технологий обработки металлов. А все потому, что в ходе работы не поступает воздух к точке сваривания, который отрицательно сказывается на дальнейшей прочности заготовки. И это не все плюсы данного способа.

Ниже в статье вас ждет подробное описание самой процедуры, список применяемых защитных газов, практическое руководство по сварке своими руками, включая тонкости техники безопасности. С этой информацией вы станете более профессиональным и продуктивным специалистом.

Суть технологии сварки в защитных газах

Сварка в среде защитных газов (как автоматическая, так и полуавтоматическая) возникла относительно недавно, и в течение последних 25–30 лет происходило ее стремительное развитие. Многие ошибочно полагают, что этот метод используется только для сваривания тонколистовых конструкций из низкоуглеродистых сталей.

Но на практике посредством такой сварки соединяют и металлические изделия толщиной до 25–30 мм. И самое ценное то, что рабочий процесс можно выполнять в любом пространственном положении.

Дуговая сварка в защитном газе применяется для соединения сложных конструкций с высокими требованиями к выносливости и прочности: в промышленности, для соединения деталей автомобилей, всевозможных трубопроводов и т. д. Она используется для сварки цветных и черных металлов и сплавов на их основе. Наиболее часто применяется для сварки нержавеющей стали, титана, циркония, магния, алюминия и их сплавов. Для каждого металла и сплава используется определенная газовая смесь.

Преимущества и недостатки сварки в защитных газах

Благодаря широкому выбору используемых материалов такая технология стала очень востребована в разных сферах промышленности. Ее основными преимуществами являются:

удобство процесса, так как сварку можно выполнить из любого пространственного положения;
отсутствие флюса и шлака;
высококачественные швы на разных металлах;
возможность наблюдения за сваркой деталей;
простота механизации для увеличения производительности;
умеренные цены.

К недостаткам метода можно отнести:

тепловая и световая радиация дуги;
взрывоопасность газовой аппаратуры;
необходимость остывания горелок;
возможность наблюдения за сваркой деталей;

Виды защитных газов для сварки

Такая технология позволяет выполнять сварные швы как с помощью неплавящихся (чаще всего вольфрамовых), так и плавящихся электродов. При первом варианте сварной шов достигается в результате расплавления кромок детали и при подаче в зону дуги присадочной проволоки. Металл шва появляется в результате расплавления плавящегося электрода при сварке в защитных газах. Существуют три группы защитных газов:

только инертные газы – гелий, аргон;
только активные газы – водород, азот, углекислый газ и др.;
смесь активных и инертных газов из первой и второй групп.

Выбор необходимого типа защитного газа зависит от химического состава свариваемых металлов, технических требований к сварному соединению, необходимых экономических показателей процесса и других подобных факторов.

Для сварки углеродистых сталей плавящимся электродом в защитных газах пользуются смесью углекислого газа и кислородом (до 20 %). Это не только исключает пористость шва, но и обеспечивает его глубокое проплавление, хорошую форму, высокую окислительную способность.
Смесью аргона, углекислого газа (до 20 %) и кислорода (не более 5 %) пользуются для сварки плавящимся электродом легированных и углеродистых сталей. Добавление активного газа стабилизирует дугу, обеспечивает формирование швов и предупреждение пористости.
Смесь 10–25%-ного углекислого газа с аргоном используют для сварки плавящимся электродом в защитных газах. Добавление углекислого газа при сварке углеродистых сталей исключает появление пор, стабилизирует дугу и защищает зону сварки при сквозняках, при сварке тонкостенного металла способствует улучшению формирования шва.
Смесью аргона и кислорода (от 1 до 5 %) пользуются для сваривания низкоуглеродистых и легированных сталей плавящимся электродом. Добавление кислорода к аргону снижает значение критического тока, улучшает форму шва и предупреждает появление пор.
Смесью активных и инертных газов рекомендуется пользоваться и с целью увеличения производительности сварного процесса, металлургической обработки расплавленного металла, изменения формы шва и увеличения глубины проплавления, повышения устойчивости дуги. Во время сварки в газовой смеси становится интенсивнее переход электродного металла в шов.

Необходимое оборудование для сварки в защитных газах

Что касается аппаратуры, то следует отметить, что для сварки в защитных газах в большинстве случаев используются сварочные полуавтоматы. В них скорость подачи присадочной проволоки и параметры дуги определяются благодаря автоматическим элементам. Исполнителю остается только следить за скоростью и передвижением сварочных головок (горелок).

Наиболее предпочтительными для сварки в защитных газах являются комплексы MIG/MAG.

Важную роль при использовании саморегулирующихся сварочных систем играют источники питания. Они должны обладать жесткой электрической характеристикой с пологим падением тока. Форма сварочной горелки может быть как прямой, так и изогнутой. В зависимости от метода можно применять водяное или воздушное охлаждение. Изогнутая форма сопла облегчит проведение сварочных работ в труднодоступных местах.

Режимы сварки в защитных газах

Для операций такого типа чаще всего пользуются полуавтоматическими инверторными агрегатами. Они позволяют выполнить настройку подаваемого напряжения и электричества. Помимо этого, такие агрегаты выполняют функцию базовых источников питания, а их опции и мощность регулировки могут варьироваться в зависимости от используемой модели. При стандартных видах работ (когда не нужно обрабатывать толстостенные сплавы) подойдет обычная аппаратура.

Основные отличия автоматизированной дуговой сварки в защитных газах преимущественно заключаются в следующих параметрах: толщина металла, диаметр проволоки, сила электрического тока, подаваемое напряжение, скорость подачи контакта и расход газа. Их можно отобразить следующим образом:

15 см; 0,8 мм; 120 А; 19 В; 150 м/ч; 6 ед/мин;
7 мм; 1 мм; 150 А; 20 В; 200 м/ч; 7 ед/мин;
2 мм; 1.2 мм; 170 А; 21 В; 250 м/ч; 10 ед/минут;
3 мм; 1,4 мм; 200 А; 22 В; 490 м/ч; 12 ед/мин;
4-5 мм; 0,16 см; 250 А; 25 В; 680 м/ч; 14 ед/минут;
6 мм и более; 1,6 мм; 300 А; 30 В; 700 м/ч; 16 ед/мин.

Такие параметры считаются стандартными и предназначаются для процессов с применением углекислоты.

Электроды для сварки в защитных газах

Сварка производится как неплавящимися, так и плавящимися электродами. Неплавящиеся электроды (графитовые, угольные или вольфрамовые) необходимы только для возбуждения и поддержания горения дуги. Чтобы заполнить разделку свариваемых кромок в зоне дуги, необходимо ввести присадочный металл в виде проволоки или прутков. При этом графитовые или угольные электроды используют чаще всего только при работе с легированными сталями, потому что они не смогут обеспечить устойчивое горение дуги, в результате чего сварной шов будет пористый и иметь темный налет.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

В основе плавящегося электрода используется сварочная проволока из металла, который по химическому составу близок к свариваемому металлу.

При полуавтоматической сварке в защитных газах используют неплавящиеся электроды и специальные инверторные шланговые сварочные полуавтоматы. Суть выполнения таких работ заключается в передвижении сварочной головки вдоль линии сварного шва одновременно при опоре на присадочную проволоку, имеющую сечение 1-2 мм.

При автоматической сварке в защитных газах могут использоваться как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды. Работы такого типа производятся на специальных автоматах с закрепленной головкой на вращающейся консоли. Тем самым появляется возможность одновременной обработки сразу на нескольких рабочих участках.

Руководство по сварке в защитных газах

Главным отличием от других методов сварки является то, что нахождение дуги происходит в струе защитного газа, вытесняющего окружающую среду. За счет этого исключается взаимодействие расплавленного металла с кислородом и азотом.

1. Подготовка и соединение кромок

Несмотря на ряд достоинств метода, перед началом сварки в среде защитных газов необходимо выполнить подготовку соединяемых деталей.

Во избежание брака, следует последовательно выполнить ряд таких действий:

произвести выравнивание поверхностей;
зачистить и удалить следы коррозии;
убрать заусенцы;
прогреть заготовки.

Методы подготовки кромок под сварку (механические, газовые и т. д.) ничем не отличаются от других видов сварок. Конфигурация кромочных разделок и их геометрические параметры должны быть выполнены в соответствии с техническими требованиями изделия или по ГОСТ 14771-76.

При автоматической или полуавтоматической сварке в защитных газах плавящимся электродом при толщине металла не более 8 мм можно выполнить полностью проваренный шов, даже не используя разделку кромок и не делая зазор между ними. При разделке кромок и зазоре полный провар можно получить при толщине стенки металла до 11 мм. При автоматическом виде сварки производительность изготовления стыковых соединений можно значительно увеличить, используя разделку без скоса кромок.

Для сварки металлических заготовок толщиной до 40 мм необходимо оставить зазор в нижней части стыка между кромками до 10 мм. Чтобы удерживать постоянное значение зазора в зоне сварки, нарушаемое по причине поперечной усадки, в каждом проходе сварки необходимо применить шарнирное закрепление деталей с таким углом раскрытия кромок, который будет соответствовать толщине обрабатываемого металла.

При многослойном выполнении сварки сталей с применением углекислого газа перед выполнением каждого последующего слоя необходимо всю поверхность наложенного слоя тщательно зачистить от шлака и брызг. Чтобы свести к минимуму появление металлических брызг, на поверхность детали из углеродистой стали можно нанести слой с помощью специального аэрозольного препарата типа «Дуга».

Проводить сварку можно даже при непросохшем препарате. Сборка деталей осуществляется при помощи прихваток, скоб, клиньев или струбцин. При сварке в защитных газах делать прихватки лучше всего таким же методом, которым будет выполняться сварка. Перед сваркой прихватки следует осмотреть, а при сваривании переварить.

2. Подбор проволоки и техника ее подачи.

Наиболее значимой характеристикой, на которую следует обращать особое внимание, является прочность металла шва. Здесь подразумевается высококачественное выполнение спайки, отсутствие трещин и пор. Добиться этого можно при помощи добавления следующих химических добавок:

Al – алюминий;
Zr – цирконий;
Mn – марганец;
Si – кремний;
Ti – титан.

Все эти элементы останавливают соединение углерода и кислорода и препятствуют образованию СО (угарного газа). В итоге остается только шлак, который является абсолютно безвредным.

Добавление таких элементов, как Mn и Si, положительно скажется на форме шва и текучести ванны. Оставшиеся элементы увеличат ее вязкость. Такая проволока хорошо подойдет для сваривания труб.

В маркировку электрода включаются следующие параметры:

цифры, обозначающие диаметр в миллиметрах;
индекс «СВ»;
процентное содержание углерода;
буквенное обозначение химического элемента, из которого состоит электрод;
усредненное содержание этого элемента.

Способ подачи электрода будет зависеть от аппарата. При ручном методе сварки в среде защитных газов все операции осуществляются непосредственно специалистом.

При полуавтоматической сварке предполагается автоматическая подача проволоки.

3. Расчет расхода газа.

Посчитать расход газовой смеси за время сварки можно несколькими способами. Необходимо определить тип производства – единичное или массовое. При мелкосерийном изготовлении для определения затрат на газ деталей применяется следующая формула:

N = P × R, где P – расход проволоки в килограммах, а R – коэффициент затрат газа на 1 кг электродов. Значение последнего параметра рекомендуется выбирать из диапазона от 1,15 до 1,3.

Техника безопасности при сварке в защитных газах

Не забывайте, что защитные газы используются только для защиты металла от порчи, но не являются безопасными для самого сварщика. Существует ряд важных правил, которые следует выполнять при выполнении сварки в среде защитных газов:

Обобщенно можно сказать, что любые виды сварочных работ обладают повышенной степенью опасности, поэтому каждому работнику необходимо в первую очередь самому заботиться о защите органов дыхания, зрения и кожи. Даже непродолжительный процесс сварки в личном гараже нельзя производить без маски, термоустойчивых перчаток и респиратора. Только при наличии такой защиты будет уверенность, что выполнение качественной сварки не нанесет вреда вашему здоровью.

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.

Читайте также: