Из чего состоит сварка
Перейти к содержимому

Из чего состоит сварка

  • автор:

Технология сварки MIG/MAG

Система для полуавтоматической сварки состоит из источника постоянного тока, устройства подачи проволоки, катушки, горелки и газового баллона.
Ток подается на дугу по сварочной проволоке (проволока подключается к положительному полюсу), которая, расплавляясь, переносится на свариваемый металл. Непрерывная подача проволоки необходима, поскольку материал проволоки постоянно расходуется в процессе сварки.

MIG/MAG — Metal Inert / Active Gas — дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки. Это полуавтоматическая сварка в среде защитного газа — наиболее универсальный и распространенный в промышленности метод сварки. Иногда этот метод сварки обозначают GMA (Gas Metal Arc) . Применение термина «полуавтоматическая» не вполне корректно, поскольку речь идет об автоматизации только подачи присадочной проволоки, а сам метод MIG/MAG с успехом применяется при автоматизированной и роботизированной сварке. Словосочетание «в углекислом газе», к которому привыкли многие специалисты, умышленно упущено, так как при этом методе все чаще используются многокомпонентные газовые смеси, в состав которых помимо углекислого газа могут входить аргон, кислород, гелий, азот и другие газы.

В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается на 25 . 30 %, но резко снижается стабильность дуги и повышаются потери металла на разбрызгивание. Применение переменного тока невозможно из-за нестабильного горения дуги.

При сварке плавящимся электродом шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного металла — электродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва помимо прочего (скорости сварки, пространственного положения электрода и изделия и др.) зависят также от характера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется в основном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов.

При традиционном способе сварки можно выделить три основные формы расплавления электрода и переноса электродного металла в сварочную ванну. Процесс сварки с периодическими короткими замыканиями характерен для сварки электродными проволоками диаметром 0,5 . 1,6 мм при короткой дуге с напряжением 15 . 22 В. После очередного короткого замыкания (1 и 2 на рис. ниже, а) силой поверхностного натяжения расплавленный металл на торце электрода стягивается в каплю. В результате длина и напряжение дуги становятся максимальными.

Во все стадии процесса скорость подачи электродной проволоки постоянна, а скорость ее плавления изменяется и в периоды 3 и 4 меньше скорости подачи.

Основные формы расплавления и переноса электродного металла

Рис. Основные формы расплавления и переноса электродного металла: а) короткими замыканиями; б) капельный; в) струйный

Поэтому торец электрода с каплей приближается к сварочной ванне (длина дуги и ее напряжение уменьшаются) до короткого замыкания (5). При коротком замыкании резко возрастает сварочный ток и как результат этого увеличивается сжимающее действие электромагнитных сил, совместное действие которых разрывает перемычку жидкого металла между электродом и изделием. Во время короткого замыкания капля расплавленного электродного металла переходит в сварочную ванну. Далее процесс повторяется.

Частота периодических замыканий дугового промежутка может изменяться в пределах 90 . 450 в секунду. Для каждого диаметра электродной проволоки в зависимости от материала, защитного газа и т.д. существует диапазон сварочных токов, в котором возможен процесс сварки с короткими замыканиями. При оптимальных параметрах процесса сварка возможна в различных пространственных положениях, а потери электродного металла на разбрызгивание не превышают 7 %.

Увеличение плотности сварочного тока и длины (напряжения) дуги ведет к изменению характера расплавления и переноса электродного металла, перехода от сварки короткой дугой с короткими замыканиями к процессу с редкими короткими замыканиями или без них. В сварочную ванну электродный металл переносится нерегулярно, отдельными крупными каплями различного размера (рис. выше, б), хорошо заметными невооруженным глазом.

Изменение тока и напряжения дуги при импульсно-дуговой сварке

Рис. Изменение тока и напряжения дуги при импульсно-дуговой сварке: In, Un-ток и напряжение основной дуги; Iи, Uи-ток и напряжение во время импульса; tn, tи — длительность паузы и импульса

При этом ухудшаются технологические свойства дуги, затрудняется сварка в потолочном положении, а потери электродного металла на угар и разбрызгивание возрастают до 15 %.

Для улучшения технологических свойств дуги применяют периодическое изменение ее мгновенной мощности — импульсно-дуговая сварка (рис. ниже). Теплота, выделяемая основной дугой, недостаточна для плавления электродной проволоки со скоростью, равной скорости ее подачи.

Вследствие этого длина дугового промежутка уменьшается. Под действием импульса тока происходит ускоренное расплавление электрода, обеспечивающее формирование капли на его конце. Резкое увеличение электродинамических сил сужает шейку капли и сбрасывает ее в направлении сварочной ванны в любом пространственном положении.

Можно использовать одиночные импульсы или группу импульсов с одинаковыми или различными параметрами. В последнем случае первый или первые импульсы ускоряют расплавление электрода, а последующие сбрасывают каплю электродного металла в сварочную ванну. Устойчивость процесса зависит от соотношения основных параметров (величины и длительности импульсов и пауз). Соответствующим подбором тока основной дуги и импульса можно повысить скорость расплавления электродной проволоки, изменить форму и размеры шва, а также уменьшить нижний предел сварочного тока, обеспечивающий устойчивое горение дуги.

При достаточно высоких плотностях постоянного по величине (без импульсов или с импульсами) сварочного тока обратной полярности и при горении дуги в инертных газах может наблюдаться очень мелкокапельный перенос электродного металла. Название «струйный» он получил потому, что при его наблюдении невооруженным глазом создается впечатление, что расплавленный металл стекает в сварочную ванну с торца электрода непрерывной струей (см. рис. выше, в). Изменение характера переноса электродного металла с капельного на струйный происходит при увеличении сварочного тока до «критического» для данного диаметра электрода.

Значение критического тока уменьшается при активировании электрода (нанесении на его поверхность тем или иным способом некоторых легкоионизирующих веществ), увеличении вылета электрода. Изменение состава защитного газа также влияет на значение критического тока. Например, добавка в аргон до 5 % кислорода снижает значение критического тока. При сварке в углекислом газе без применения специальных мер получить струйный перенос электродного металла невозможно. Он не получен и при использовании тока прямой полярности.

При переходе к струйному переносу поток газов и металла от электрода в сторону сварочной ванны резко интенсифицируется благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. В результате под дугой уменьшается прослойка жидкого металла, в сварочной ванне появляется местное углубление. Повышается теплопередача к основному металлу, и шов приобретает специфическую форму с повышенной глубиной проплавления по его оси. При струйном переносе дуга очень стабильна -колебаний сварочного тока и напряжений не наблюдается. Сварка возможна во всех пространственных положениях.

Сварочные параметры.

Поскольку внешний вид сварочной дуги и сварочной ванны определяется параметрами сварки, то для сварщика нет необходимости постоянно обращаться к таблицам и диаграммам соотношений различных сварочных параметров.

  • сварочное напряжение определяет внешний вид сварочной ванны, однако ее размеры (при постоянно напряжении) могут регулироваться вручную с помощью изменения перемещения горелки.
  • Скорость подачи проволоки пропорциональная сварочному току.

Для сварки MIG Короткой дугой/Струйным переносом и Импульсной сварки MIG, в зависимости от используемых сварочных источников доступны простые и быстрые синергетические настройки. В режиме синергетики параметры сварки задаются автоматически, основываясь на условиях работы (материал, толщина, газ, проволока, скорость), и посредством управления микропроцессором динамически контролируются и поддерживаются в балансе в течение всего сварочного процесса. Это позволяет получить исключительные результаты сварки с точки зрения, количества, качества и внешнего вида сварного шва для всех условий и областей применения.

Газы

Само название метода полуавтоматической сварки MIG-MAG указывает на использование определенного газа в сварочном процессе: инертного (Ar) для MIG-сварки (Metal Inert Gas) и активного (СО2) для MАG-сварки (Metal Active Gas).

Использование CO2 в качестве защитного газа обеспечивает хорошее проплавление металла, возможность подачи проволоки с высокой скоростью и получение швов с хорошими механическими характеристиками при сравнительно невысоких затратах. С другой стороны при использовании этого газа возможны проблемы с конечным химическим составом соединения, поскольку сварочная ванна оказывается перенасыщена углеродом при недостатке легко окисляемых элементов. Сварка с использованием чистого углекислого газа создает другой ряд проблем, например, разбрызгивание металла при сварке и пористость соединения из-за включения пузырьков монооксида углерода.

Чистый аргон используется только при сварке легких сплавов. Для сварки нержавеющих сталей с содержанием хрома и никеля лучше использовать смесь с добавлением кислорода и углекислого газа в количестве 2%, поскольку это улучшает стабильность дуги и форму шва.

Этот газ используется как альтернатива для аргона и позволяет получить большую глубину проникновения (для толстых деталей) и большую скорость подачи проволоки.

Позволяет получить более стабильную дугу, чем при использовании чистого гелия и большую глубину проникновения и скорость подачи проволоки, чем при использовании чистого аргона.

Эти смеси используются при сварке черных металлов методом КОРОТКОЙ ДУГИ, поскольку это увеличивает теплоперенос. Также эти смеси могут использоваться и при сварке методом СТРУЙНОГО ПЕРЕНОСА. Обычно смесь содержит от 8% до 20% углекислого газа и примерно 5% кислорода.

Из чего состоит сварка

5. ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА

5.4. СВАРОЧНЫЙ ПОСТ

Сварочным постом называют специально оборудованное рабочее место для сварки. Сварочный пост состоит из сварочного аппарата – источника питания дуги электрическим током – пусковой аппаратуры, комплекта сварочных проводов, электрододержателя и самого рабочего места, на котором работает сварщик. При постоянном расположении сварочный пост называют стационарным, при переменном – передвижным.

Передвижные сварочные посты применяют при строительстве различных зданий и сооружений непосредственно на строительной площадке.

Основным оборудованием сварочного поста являются источники питания. Наиболее распространены источники питания переменного тока – сварочные трансформаторы. Обычно применяют трансформаторы типа ТД и ТДМ. Для ответственных и сложных сварочных работ посты укомплектовываются источниками постоянного тока – преобразователями ПД-502, или ПСО, а также однопостовыми выпрямителями ВД-401, ВД-501 и др.

В условиях цеха или на крупных металлоёмких объектах может быть использован многопостовый источник питания – преобразователь ПСМ-1001, выпрямитель ВДМ-1001 и др. В этом случае пост оборудуют балластным реостатом РБ-300 или РБ-500, подсоединяемым к сварочной шине (или проводу), идущей от многопостового источника.

Основным рабочим инструментом электросварщика является электрододержатель, служащий для удержания электрода, подвода к нему сварочного тока и манипулирования электродом в процессе сварки. На рис. 5.9 изображена схема поста для сварки переменным током.

Рис. 5.9. Сварочный пост для ручной дуговой сварки:

1 – трансформатор; 2 – провода; 3 – рабочий стол;

4 – электрододержатель; 5 – свариваемая деталь

Переменный ток от сети по проводам подводится к сварочному трансформатору 1, который понижает напряжение подводимого от сети переменного тока с 220 или 380 В до 69…65 В, требуемого для возбуждения дуги при сварке.

Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG)

Визитка Сервисный центр Сварка

Полуавтоматическая сварка отличается от ручной ду­говой сварки тем, что механизируется подача электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки выполняются сварщиком вручную. Для этого современная промышленность выпускает целую се­рию сварочных полуавтоматов, при помощи которых вы­полняют дуговую сварку в среде защитных газов. Их раз­рабатывают с использованием унифицированных узлов, что позволяет с наименьшими затратами выполнить на­ладку на сварку требуемых изделий. К таким унифициро­ванным узлам относятся прижимные и направляющие устройства, подающие механизмы, узлы, осуществляю­щие подъем и перемещение, а также механизмы автома­тической подачи присадочной проволоки. Полуавтоматы могут быть нескольких видов:

  • для сварки сплошной стальной проволокой;
  • для сварки сплошной алюминиевой проволокой;
  • для сварки сплошной стальной и алюминиевой про­волоками;
  • для сварки сплошной стальной или алюминиевой порошковой проволоками.

Кроме того, полуавтоматы могут различаться по спо­собу охлаждения горелки, регулировкой скорости подачи проволоки и методикой ее подачи и по конструктивным особенностям. При помощи этого универсального обору­дования обеспечивается сварка практически всех трудно­доступных мест с высоким качеством защиты сварочной ванны и дуги. Поэтому до 70% сварочных работ выполня­ется полуавтоматами. Различают полуавтоматы по марки­ровке. Первые две буквы в маркировке обозначают тип обо­рудования и способ сварки: «ПШ» — полуавтомат шлан­говый, «УД» — установка для дуговой сварки. При помощи третьей буквы в маркировке указывают на способ защиты сварочной дуги: «Г» — газовая, «Ф» — флюсовая. Первая цифра, проставленная после буквенного ин­декса, указывает величину сварочного тока (в сотнях ам­пер), а последующие цифры обозначают конкретную мо­дификацию изделия. И наконец, буквенный символ, проставленный после цифрового, обозначает климатическое исполнение полуавтомата: «У» — для эксплуатации в рай­онах с умеренным климатом; «ХЛ» — в районах с холод­ным климатом; «Т» — тропическое исполнение.

Принципиальная схема полуавтоматической установ­ки представлена на рис. Как правило, в комплект ус­тановки входят: выпрямитель — источник питания сва­рочной дуги; подающее устройство, предназначенное для подачи электродной проволоки в зону сварки; газовый клапан, предназначенный для снижения давления защит­ного газа, находящегося в специальном баллоне.

Подающее устройство сварочной проволоки может быть толкающего, тянущего и универсального типа. Как правило, оно состоит из следующих основных узлов: элек­тродвигателя, планетарной головки, блока управления, катушки с проволокой, электропневматического газово­го клапана.

Заслуживают внимания новые безредукторные конст­рукции подающих механизмов серии «Интермигмаг» с пульсирующей подачей проволоки, являющие­ся модификацией известного механизма «Изаплан». Со­стоит такой механизм из планетарной головки, корпус которой закреплен на полом валу электродвигателя по­стоянного тока. Укрепленные на ползунах подающие ро­лики прижимаются к сварочной проволоке и обкатываются вокруг нее при вращении якоря двигателя. Так как оси роликов расположены под углом 30-40° к оси прово­локи, это усилие разлагается на две составляющие — зак­ручивающее и осевое. Осевое усилие обеспечивает подачу проволоки, закручивающее — ее движение по шлангу. Скорость подачи проволоки регулируется изменением частоты вращения ротора двигателя постоянного тока.

При помощи подающего устройства обеспечивается последовательность включения исполнительных органов сварочного полуавтомата, необходимая скорость подачи сварочной проволоки, выбор рабочего режима сварки и т.д. Стабилизация выходных параметров источника пита­ния совместно со стабилизацией скорости подачи элект­родной проволоки позволяет получить сварные соедине­ния высокого качества.

Горелка является одним из важных узлов сварочного полуавтомата. Она предназначена для направления в зону сварочной дуги электродной проволоки, защитного газа или флюса. С помощью горелки возбуждается сварочная дуга, осуществляется формирование и направление струи защитного газа. Конструкции сварочных горелок унифи­цированы в соответствии с технологическими требова­ниями. Рукоятка горелки должна быть прочной и удобной в работе, поэтому ее изготавливают в форме, позволяющей обхват рукой сварщика. Для управления сварочным процессом и защиты руки сварщика от ожогов на рукоят­ке устанавливается предохранительный щиток и пуско­вая кнопка. Самыми распространенными являются руко­ятки круглой или овальной формы.

Токоведущая направляющая трубка соединяет токопровод с токосъемным наконечником. Конструкция труб­ки определяется сечением токоведущей части и необхо­димостью подвода защитного газа. По своему конструк­тивному исполнению направляющие трубки должны соответствовать требованиям гибкости и достаточной проводимости. Поэтому токопроводы изготавливают из мягкого провода, заключенного в изоляционную оболоч­ку, внутренний диаметр которой выбран таким образом, чтобы по нему можно было пропускать защитный газ или охлаждающую воду. Направляющие каналы токопровода служат для подачи электродной проволоки к сварочной горелке. Они представляют собой металлическую спираль, на которую надета стальная стягивающая оплетка и изо­ляционная трубка. Спираль может быть одно- или двухзаходной.

Наиболее ответственной частью горелки является ее сопло, представляющее собой токопроводящий наконеч­ник. Эта деталь горелки работает в условиях высокой тем­пературы и механического воздействия подающейся сва­рочной проволоки. Поэтому наконечник быстро изнаши­вается и требует замены. Для снижения изнашиваемости наконечника его хромируют, полируют или изготавлива­ют из твердых составов на медно-вольфрамовой основе. При больших сварочных токах, достигающих более 315 А, применяют принудительное охлаждение наконечника.

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ

Универсальные полуавтоматы позволяют выполнить быструю переналадку без существенных трудовых и мате­риальных затрат. К универсальным полуавтоматам отно­сят прежде всего модель, применяемую для сварки в среде углекислого газа сплошной или порошко­вой проволокой. У всех полуавтоматов подача электродной проволоки осуще­ствляется по пустотелому шлангу, поэтому они именуются шлан­говыми полуавтоматами.

Схематично полуавтомат для сварки в среде защитного газа состоит из следующих основных составные частей — сменная газо­вая горелка, подающий механизм, шланг подачи электродной про­волоки, кассеты для хранения проволоки, газового шланга, блока управления, источника питания, провода цепи управления, газо­вой аппаратуры, кабеля.

Мы часто упоминаем о сварочной горелке. Вкратце объясним ее устройство. Для этого обратимся к рисунку. Горелка предназна­чена для подачи в зону горения электродной проволоки и защитно­го газа.

Рукоятка сварочной горелки должна быть прочной и удобной для работы. С этой целью ее изготавливают из литьевого изоляци­онного материала. На рукоятке размещены предохранительный щиток и пусковая кнопка. Наиболее ответственными элементами сварочной горелки являются сопло и наконечник, подводящий ток.

1. Сварочная проволока
2. Газовое сопло
3. Токоподводящий мундштук
4. Корпус горелки
5. Рукоять горелки
6. Механизм подачи проволоки
7. Атмосфера защитного газа
8. Сварочная дуга
9. Сварочная ванна

Схема полуавтомата для сварки в защитных газах.

Сопло горелки — на нем из-за высокой температуры посто­янно возникает налипание расплавленного металла. Чтобы устра­нить это, металлическое сопло хромируют или полируют. Есть и другой выход — сопло изготавливают из керамического материа­ла. В случае, если сварочный ток достигает значения 315 А и выше, применяется дополнительное охлаждение сопла горелки. Пе­риодичность смены горелки — через каждые полгода.

Наконечники для подачи тока изготавливаются из меди с гарантированным сроком работы — от 5 до 10 часов непрерывной работы. Если наконечник изготовлен из бронзы,-то срок его служ­бы еще меньше. Изготавливаемые в последнее время медно-гра-фитовые наконечники имеют тоже малый срок службы, но лучше обеспечивают контакт и гарантируют хорошее скольжение, что важно при сварке алюминиевой проволокой. Только наконечник на медно-вольфрамовой основе обеспечивает более длительную работу без замены.

Проверка горелки перед сваркой

Режимы полуавтоматической сварки

Технология механизированной сварки

Механизация облегчает труд сварщика, особенно, когда работы ведутся на конструкциях больших размеров с протяженными сварными швами. Главное достоинство механизации: минимизируется человеческий фактор, повышается повторяемость формы и качества сварных швов, повышается производительность и экономическая выгода проведения сварочных работ.

Технология механизированной сварки - Кедр - 1

В среде углекислого газа

Химическая сущность процесса сваривания деталей в среде углекислого газа состоит в следующем: под действием высоких сварочных температур углекислый газ распадается на угарный газ и кислород. Эти газы активно реагируют с железом и углеродом свариваемых деталей.

Для нейтрализации этого вредного явления, в сварочную проволоку вводят кремний и марганец. Являясь более активными металлами, они вытесняют (замещают) из реакций окисления железо и углерод. Для уточнения необходимо отметить, что такой вид называется сваркой в среде активного защитного газа.

Низкая стоимость и универсальность процесса сделали этот вид сварки самым распространенным при ремонте кузовов легковых автомобилей. Необходимо учитывать, что стандартного баллона хватает на 16 – 20 часов непрерывного процесса. Интересно, что качество шва напрямую зависит от расхода углекислого газа. Чем больше газа, тем лучше шов. Задача сварщика найти компромисс в этом вопросе.

В инертных газах и смесях

В качестве инертных газов чаще всего используют смеси на основе аргона. Применяется также чистый аргон для некоторых металлов и сплавов. Состав оборудования и технология механизированной сварки в инертных газах очень похожи на сварку в среде углекислого газа. Сваривание деталей в среде инертного газа можно проводить плавящимся электродом, который по составу максимально соответствует свариваемым деталям. Преимущества сварки в среде защитного газа на основе аргона – это, прежде всего, высокая стабильность электрической дуги, сниженное разбрызгивание электродного металла и меньшее тепловложение в свариваемые детали по сравнению со сваркой в углекислом газе.

Очень перспективны последние изобретения в этой технологии. На крупносерийных производствах с целью повышения производительности труда и уменьшения себестоимости изделий применяют современные защитные смеси на основе аргона с добавлением гелия, кислорода, углекислого газа с различным процентным содержанием компонентов.

Средства автоматизации и механизации процесса

Механизированная сварка плавящимся электродом в среде защитного газа может осуществляться на механизмах с различной степенью автоматизации. Степень автоматизации определяется тем, как перемещают сварочную горелку: сварочная горелка закреплена неподвижно (перемещается свариваемое изделие) или перемещается специальным устройством – кареткой, позиционером, роботом и другими устройствами. В обоих случаях происходит существенный рост производительности за счет увеличения скорости перемещения сварочной горелки, отсутствия человеческого фактора, высокой повторяемости.

При применении автоматизации процесса требуется особо качественная подготовка кромок к сварке, грамотный выбор сварочной проволоки, режимов работы в зависимости от марки металла соединяемых деталей, конфигурации соединения, положения сварки.

Порошковые проволоки

Очень распространенный вид сварки низколегированных, углеродистых сталей и различных сплавов. Для таких работ чаще всего используют смесь аргона с углекислым газом или только углекислый газ. Процесс соединения металлов таким способом аналогичен работе с другими видами проволоки.

Порошковая проволока – специально изготавливаемая проволока, заполненная специальным флюсом или металлическим порошком. Такая проволока изготавливается по особой технологии с разными наполнителями для сварки различных марок стали. Проволока, наполненная металлически порошком, применяется для существенного увеличения коэффициента наплавленного металла. Ограничение по применению – только нижнее пространственное положение.

Применяемое оборудование

Используемое для этих целей оборудование организуется в сварочные посты. Они могут несколько отличаться по составу, но основная комплектация содержит:

  • источник сварочного тока;
  • механизм подачи проволоки;
  • комплект соединительных шлангов, управляющего и силовых кабелей;
  • сварочную горелку;
  • газобаллонную аппаратуру: баллоны с защитным газом или магистраль, редуктор, газовый коллектор, соединительные шланги.

Технология механизированной сварки

Описание технологического процесса включает в себя подготовку кромок перед началом работ. В технологии подробнейшим образом должны быть перечислены все материалы с указанием ГОСТов. Процесс планируется с учетом типа шва. В зависимости от материала и толщины свариваемых деталей выбирается режим работы и вид защитного газа. Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа – сложный процесс и учесть все его тонкости могут только квалифицированные технологи.

Наши товары

Артикул: Горелка к п/а КЕДР MIG-500 PRO (евро адаптер) жидк охл 4м 17 950 руб.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *