СВАРКА В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

Сварка в защитных газах неплавящимся электродом (см. рис. 4.56а) — это процесс, при котором в качестве источника теплоты применяют электрическую дугу 1, горящую между изделием 2 и электродом 3, не расплавляющимся при сварке, неподвижно закрепленным относительно сопла 4 и электрически изолированным от него. Вся зона сварки (дуга 1, электрод 3 и сварочная ванна 5 с расплавленным металлом) защищается от воздуха инертным газом, поток 6 которого поступает из сопла и образует в зоне сварки защитное облако 7. Все названные элементы образуют так называемую сварочную горелку (рис. 4.566) — основной рабочий инструмент сварщика. Такая горелка легка, компактна и удобна в работе.

Поскольку электрод при сварке не плавится, в большинстве случаев для формирования шва в зону сварки

Схема процесса дуговой сварки в защитных газах неплавящимся электродом (а) и сварочная горелка для его осуществления (б):

1 — дуга; 2 — изделие; 3 — электрод; 4 — сопло; 5 — сварочная ванна; 6 — поток газа; 7 — защитное облако; 8 — присадочный пруток; 9 — ручка; 10 — гашетка.

вносится присадочный металл (проволока или пруток 8), подаваемый сварщиком. Однако возможна сварка и без внесения присадки, тогда нужное образование шва обеспечивается за счет расплавления специально подготовленных под сварку отбортованных кромок стыка либо за счет расплавления предварительно уложенного на свариваемый стык присадочного металла в виде прутков или проволоки.

При высокой температуре в дуге электрод не будет плавиться и интенсивно испаряться, только если он изготовлен из тугоплавкого материала с высокой температурой кипения. В качестве таких материалов используют вольфрам или уголь (графит). В последнее время сварка угольным электродом находит ограниченное применение и используется, как правило, лишь при изготовлении изделий неответственного назначения.

В качестве неплавящихся электродов чаще всего применяют вольфрамовые стержни. Технически чистый порошкообразный вольфрам получают восстановлением триоксида вольфрама в водороде. Вольфрамовый порошок прессуют, спекают, проковывают полученную массу и волочением изготавливают из нее стержни и проволоку.

Вольфрам — самый тугоплавкий из известных металлов, температура его плавления 3377°С(выше только температура плавления углерода — 3500°С), а кипения — 5372°С.

Нагретый вольфрам энергично взаимодействует с кислородом и, окисляясь, превращается в порошок. Поэтому электроды из вольфрама нельзя применять при сварке в окислительной среде (например, на воздухе или в углекислом газе). Сварку такими электродами проводят только в инертных газах (в основном с защитой аргоном — аргонодуговую сварку).

Недостаток электродов из технически чистого вольфрама — невысокая стойкость их торцов при сварке. Повышения стойкости торца электрода, уменьшения вольфрамовых включений в шве, стабилизации дугового разряда достигают добавкой в вольфрамовый порошок перед прессованием 1,5. 2% окислов лантана Ьа23 (лантани- рованные электроды) или иттрия У23 (иттрированные электроды).

При сварке на постоянном токе вольфрамовый электрод используют как катод. При этом на изделие приходится до 70% теплоты дуги. При обратной полярности тока на электроде-аноде выделяется большое количество энергии, что приводит к значительному разогреву и даже оплавлению его торца. В связи с этим допустимые сварочные токи резко снижаются (до 100. 150 А). По этой причине при сварке на постоянном токе обратной полярности вольфрам в качестве электрода практически не применяют.

Сварка может выполняться в нижнем горизонтальном и вертикальном положениях стыковых соединений.

Неплавящийся электрод используют при ручной, механизированной (полуавтоматической) и автоматической сварке. При любой степени механизации возбуждение дуги осуществляется специальными устройствами без соприкосновения электрода и изделия, которые называются осцилляторами. На дуговой промежуток они подают высоковольтный высокочастотный импульс, вследствие которого происходит искровой пробой воздушного зазора и возбуждение дуги.

При ручной сварке сварщик поддерживает постоянной длину дуги, чем обеспечивает ее стабильное горение, перемещает сварочную головку вдоль шва со скоростью сварки исв и подает присадочную проволоку в зону сварки со скоростью ее плавления оал.

При механизированной сварке сварщик только поддерживает постоянной длину дуги и перемещает сварочную головку вдоль шва со скоростью сварки осв, а присадочную проволоку в зону сварки подает со скоростью ее плавления полуавтомат.

При автоматической сварке все вышеперечисленные функции выполняет сварочный автомат.

Оборудование для сварки неплавящимся электродом в инертных газах классифицируют по роду сварочного тока (постоянный или переменный), степени механизации (ручное, полуавтоматическое, автоматическое), назначению (универсальное, специальное).

В состав оборудования для ручной сварки постоянным током входят: источник постоянного сварочного тока, сварочная горелка, устройство для возбуждения сварочной дуги, аппаратура управления сварочным циклом и газовой защитой.

Оборудование для ручной сварки переменным током, кроме основных узлов оборудования постоянного тока, включает: устройство для стабилизации горения дуги (стабилизатор), устройство для компенсации и регулирования постоянной составляющей сварочного тока.

Чаще всего сварка неплавящимся электродом в инертных газах со струйной защитой применяется при изготовлении изделий из алюминия, магния и их сплавов, сплавов на основе никеля и некоторых специальных сталей. Для сварки особо активных и тугоплавких металлов, таких как титан, молибден, ниобий, тантал, цирконий и других, требуется защита от контакта с воздухом не только сварочной ванны, но и больших участков нерасплавленного металла, прилегающего к ней с обеих сторон, а также обратной стороны шва, нагреваемого до высоких температур, при которых эти участки свариваемого металла могут взаимодействовать с газами воздуха и ухудшать свои свойства. Для этого в зависимости от степени ответственности изделия прибегают к использованию специальных защитных кожухов — небольших передвижных камер (см. рис. 4.53) или более совершенных камер с контролируемой атмосферой, обитаемых камер, в которых и осуществляется сварка.

Разновидности и особенности сварки неплавящимся электродом в среде защитного инертного газа

При сваривании неплавящимся электродом дуга возникает между электродом, находящимся в горелке, из которой подается защитный газ, и изделием. Для образования шва при этом в сварочную ванну подается присадочный материал. Если сварка ручная, то присадка подается непосредственно сварщиком, если автоматическая, процесс происходит без его участия.

Данный способ сваривания используется для сваривания неферромагнитных материалов, среди которых: магний, алюминий, цирконий, никель, титан, бронза, медь, нержавеющая сталь и другие. Этот метод сварки позволяет сварщику тонко чувствовать глубину проплавления металлов, что способствует хорошему качеству шва. При ручной сварке специалист сам управляет горелкой и присадочным материалом, что избавляет изделие от непроваров и других дефектов сварочного шва.

Область применения метода

Этот метод применяется в основном для сваривания тонкостенных цветных металлов. Он используется в производстве велосипедов, изготовлении различных заготовок. С его помощью изготавливаются различные предметы интерьера из нержавеющей стали и других материалов. Последующая обработка шва делает его практически незаметным.

Неплавящиеся электроды и их типы

На сегодняшний день при изготовлении металлоконструкций с помощью описываемого способа используются такие виды электродов:

Схема сварки неплавящимся электродом

Технология, особенности и оборудование необходимое для сварки

Способ сваривания неплавящимся электродом чаще всего применяют для соединения металлов с толщиной не более 5-6 мм, но это не значит, что его нельзя использовать для сваривания более толстостенных металлов. При сварке без применения присадки шов формируют, оплавляя кромки металла, при использовании присадки она подается в место формирования шва по тому же принципу, что и сварочная проволока при газосварке.

Оборудование, необходимое для сварки неплавящимся электродом, включает в себя:

При автоматической сварке используются автоматизированные системы для подачи изделий и управления инструментами для сварки.

Аргонная сварка неплавящимся электродом выполнятся переменным (TIG-AC) и постоянным (TIG-DC) токами. При сварке постоянным током может применяться обратная и прямая полярности. Если электрод подключен к плюсовому полюсу источника сварочного тока, то полярность является обратной, и в таком случае для сваривания применяются электроды большего диаметра, чем при прямой. Сваркой на переменном токе пользуются в основном для соединения беррилия, магния и алюминия, имея при этом не такую хорошую стабильность дуги, как на прямом токе, что, впрочем, исправляется наличием режима импульсной сварки на некоторых сварочных аппаратах.

В процессе сваривания длина дуги должна составлять 1,5-3 мм, её напряжение — 22-34 В. Размер вылета неплавящегося электрода не должен быть больше 3-5 мм, а в случае со стыковыми и угловыми швами — не более 5-7 мм.

В роли защитного газа чаще всего используются аргон или смесь аргона с гелием, они немного ухудшают стабильность сварочной дуги, но при этом усиливают её энергию, тем самым увеличивая скорость сварки. Для сваривания изделия толщиной до 10 мм применяют левый тип положения горелки для того, чтобы защитный газ имел прямой доступ к месту формирования шва. Для сварки более толстостенных материалов способ меняют на правый.

Недостатки и преимущества

Среди достоинств данного метода соединения следует указать:

Читайте также:  Светодиодные светильники: 120 фото современных моделей и описание их конструкций

Из недостатков можно отметить:

Дуговая сварка в инертном газе с неплавящимися вольфрамовыми электродами (TIG)

Введение

Дуговая сварка в среде инертного газа с неплавящимся вольфрамовым электродом (TIG или GTAW – газовая дуговая сварка вольфрамовым электродом) – это процесс, в котором тепло, необходимое для сварки, подается электрической дугой, которая поддерживается между неплавящимся электродом и обрабатываемой деталью. Электрод, используемый как проводник тока, состоит из вольфрама или вольфрамовых сплавов. Зона сварки, расплавленный металл и неплавящийся электрод устойчивы к атмосферным влияниям благодаря инертному газу, который подается горелкой. Сварка ТИГ осуществляется с добавлением сварочного материала (сварочной проволоки) или плавкой основного материала с помощью теплового эффекта, производимого электрической дугой.

Сварочная цепь

1. Источник питания

Назначение источника питания – питание электрической дуги, которая создается между основным материалом и вольфрамовым электродом, благодаря подаче тока, достаточного для поджига дуги. Внутри источника питания обычно присутствует устройство, регулирующее сварочный ток, механическое (магнитный шунт) или электронное (тиристор или инверторная система). Различают два типа источников питания:

а) источник питания переменного тока

Выходной ток/напряжение из источника питания принимает форму квадратной волны, которая изменяет полярность через регулярные интервалы времени с частотой от 20 до 200 Герц или более, в зависимости от типа источника питания. Это достигается с помощью одного или двух устройств, назначение которых – преобразование тока/напряжения синусоидальной волны из распределительной сети в подходящий переменный сварочный ток/напряжение.

б) источники питания постоянного тока

Выходной ток источника питания имеет форму непрерывной волны, которая достигается с помощью устройств, способных преобразовывать ток/напряжение из переменного в постоянный. Если сварочная цепь состоит из источника питания постоянного тока, то она может быть далее классифицирована в соответствии с методом подключения полюсов источника питания к свариваемому материалу или с видом сварочного тока:

В случае с соединением с прямой полярностью, горелка и ее кабель подсоединяются к отрицательному полюсу, а свариваемый материал к положительному полюсу источника питания; в этом случае электроны текут от электрода к детали, вызывая плавку.

Это наиболее часто используемый тип тока при сварке TIG. Он обеспечивает хорошую свариваемость почти всех видов металлов, поддающихся сварке, и сплавов, за исключением алюминия. Постоянный ток с прямой полярностью создает узкую глубокую сварочную ванну, а также обеспечивает лучшее проникновение, чем в случае с обратной полярностью.

В этом случае горелка с кабелем подсоединяется к положительному полюсу, а деталь – к отрицательному полюсу источника питания. Этот тип питания используется редко, поскольку он производит мелкую сварочную ванну и плохое проникновение. Обратная полярность сама по себе вызывает чрезмерный перегрев электрода, и чтобы предотвратить электрод от возгорания, нужно использовать слабые токи. В этом причина ограниченного использования этого типа соединения.

Существует еще одна группа источников питания, известных как источники питания постоянного тока вне зависимости от типа соединения и называемых модулированными или импульсными источниками постоянного тока. Модулированный источник тока – это источник питания постоянного тока, оснащенный специальными устройствами для изменения силы сварочного тока. Модулированный или импульсный ток достигается путем наложения на постоянный основной ток следующей компоненты, обычно квадратной волны, для получения эффекта периодической пульсации дуги. При такой системе получается сварочный шов, состоящий из непрерывного наложения точечных сварок, которые последовательно образуют единый шов. Этот метод типичен для сварки тонких материалов, когда необходимо контролировать количество тепла для предотвращения перфорации детали без уменьшения проницаемости сварки.

2. Горелка со связкой проводов

Горелка для ТИГ-сварки – это инструмент, который включает в себя вольфрамовый электрод и подсоединяется к пучку проводов, которые в свою очередь подсоединены к источнику питания. Ее назначение – подавать электроэнергию и создавать газовую защиту. В зависимости от типа использования, горелки могут охлаждаться естественным образом через газовую защиту, если требуется использование слабых токов, или с помощью системы водного охлаждения, когда используется сильный ток (200-500А) и частая сварка.

3. Сварочная проволока

Толщина материала, тип соединения и желаемые характеристики сварки влияют на определяют необходимость применения металлического сварочного материала и его добавления в сварочную ванну. Добавление металлического сварочного материала при ручной сварке достигается введением проволоки в зону дуги со стороны сварочной ванны. Используемый металл часто такой же, как и основной, и часто включает ограниченное количество раскислителя или других компонентов для улучшения свойств области плавки.

4. Газовый баллон с редуктором

Газовый баллон с редуктором состоит из:

5. Зажим с заземляющим кабелем

Зажим с заземляющим кабелем используется для создания электрического соединения между источником питания и основным материалом. Сечение и длина кабеля зависят от максимального тока (в амперах) сварочного источника питания.

6. Система водного охлаждения

Система водного охлаждения – это устройство, используемое для охлаждения горелки, чтобы предотвратить чрезмерный перегрев, в случае применения сильных сварочных токов. Посредством насоса этот аппарат непрерывно подает воду, которая циркулирует в пределах горелки и контролирует перегрев с помощью системы охлаждения.

Защитные газы

Основное назначение газовой защиты – вытеснение воздуха из области сварочной ванны, электрода и конца сварочной проволоки (если она используется) для предотвращения риска загрязнения вредными веществами в окружающем воздухе. Физические и химические свойства газовой защиты могут по-разному влиять на сварку, в зависимости от типа металла. Газы используемые для защиты при сварке TIG – это аргон, гелий, аргонно-гелиевые или аргонно-водородные смеси. Очень важно, чтобы газы были как можно более чистыми, поскольку даже незначительный процент примесей может оказать влияние на качество сварки и сделать его неприемлемым. Во время сварки с использованием аргонной газовой защиты дуга довольно стабильная, но сварочная ванна более холодная, поэтому этот газ больше подходит для сварки тонких материалов.

Аргон – широко применяется, поскольку он намного дешевле гелия; это основной фактор выбора газовой защиты.

Дуга с гелиевой защитой производит больше тепла, чем с аргонной; таким образом его использование рекомендовано при сварке материалов с высокой теплопроводностью, позволяя в этом случае повысить качество и скорость сварки. Поскольку гелий легче воздуха, его расход для обеспечения достаточной защиты сварочной ванны выше, чем аргона.

Смеси аргона и гелия используются для обеспечения газовой защиты с промежуточными характеристиками.

Неплавящиеся электроды

На рынке представлены различные виды неплавящихся электродов:

Они используются со слабыми токами и переменным током, поскольку в этом случае дуга более стабильна. По цене эти электроды самые экономичные.

Они выдерживают сильные токи. Дуга легко поджигается и остается довольно стабильной. Эти электроды рекомендуются для сварки стали постоянным током с прямой полярностью.

Они используюстя для ручной сварки алюминия, магния и его сплавов со средне-низкой силой тока.

Они отличаются высоким выделением электронов и дают хорошее проникновение с удовлетворительной износостойкостью.

Системы поджига дуги:

Подготовительный разряд поставляется высокочастотным генератором, который налагает высоковольтный импульс на сварочное напряжение; мощность этого устройства минимальная, но в то же время достаточная для поджига электрической дуги на расстоянии. Высоковольтный поджиг требует использования особой сварочной горелки, оснащенной кнопкой контроля поджига.

В этом случае дуга поджигается между вольфрамовым электродом и вспомогательным электродом, который может представлять из себя кольцо, прикрепленное к соплу горелки. Пилотная дуга поджигается высокочастотной искрой, которая входит в цепь поджига пилотной дуги. После поджига вспомогательное зажигание отключается, поскольку основная дуга зажигается самопроизвольно простым разрядом вольфрамового электрода, который становится раскаленным в ионизированой газовой атмосфере. Такой тип поджига в основном используется в автоматизированных устройствах.

Достигается с помощью устройства, которое подает слабый ток (чтобы не повредить конец вольфрамового электрода), когда электрод входит в контакт со свариваемым материалом. Когда электрод отрывается от детали, создается искра, которая заставляет дугу поджигаться; затем источник питания увеличивает сварочный ток до достижения установленных значений. Поскольку высокие частоты не используются, поджиг с подъемом не создает электромагнитных помех; однако, контакт, устанавливаемый между кончиком электрода и основным материалом, загрязняет сварочную ванну.

Этот поджиг осуществляется путем проведения по свариваемой детали вольфрамовым электродом, что заставляет дугу поджигаться. Контакт между электродом и свариваемой деталью приводит к появлению включений вольфрама в начале шва, что снижает качество сварки.

Материалы, свариваемые TIG

Эта процедура в основном используется для сварки нержавеющей стали, алюминия и его сплавов, никеля, меди, титана и их сплавов.

Нержавеющая сталь сваривается постоянным током с электродом отрицательной полярности. Можно сваривать материалы толщиной до 2.5мм без добавления сварочного материала; более толстые требуют скашивания краев и использования сварочной проволоки, материал которой должен подходить для качества свариваемой нержавеющей стали.

Перед продолжением сварки рекомендуется произвести очистку щеткой из нержавеющей стали.

Алюминий и его сплавы следует сваривать переменным током и, для получения шва хорошего качества, использовать источник питания высокой частоты. В случае сильного окисления, его можно удалить щеткой или травлением (химическая процедура для удаления окисления).

Читайте также:  Почему скрепит или шумит газовый счетчик? 2020 год

В этом случае также возможно сваривать материалы до 2.5мм без добавления сварочного материала; для сварки более толстых, края нужно скосить и использовать сварочную проволоку.

Сварка в атмосфере аргона с использованием вольфрамового электрода также применяется в случае с мягкими сталями и стальными сплавами, медью и ее сплавами, титаном и благородными металлами. Для всех этих металлов и сплавов используется постоянный ток с прямой полярностью.

Сварка неплавящимися электродами

Сварка в среде защитных газов всегда считалась самой качественной. Здесь несколько технологий, из которых выделяется ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Во-первых, она ручная, что дает возможность использовать ее в непромышленных условиях. Во-вторых, простота процесса дает возможность пользоваться ею неспециалистам. Ведь в основе ее технологии лежит процесс нагрева металла электродом, расплавления его и подачи в сварочную ванну присадочного материала, которым ванна и заполняется. При этом аргон выступает в качестве защиты от химических элементов в воздухе, которые негативно влияют на сварочный шов, тем самым снижая качество стыка соединяемых заготовок.

Неплавящиеся электроды для дуговой сварки

Этот элемент сварки в среде аргона имеет два вида: угольные и вольфрамовые. Первый используется редко, им обычно варят неответственные конструкции. Второй используется сегодня повсеместно и часто. Ведь вольфрам является тугоплавким металлом с очень низкой теплопроводностью и испаряемостью. Он очень активно взаимодействует с кислородом, поэтому при сварке вольфрамовый стержень надо защищать, для чего и используется защитная газовая смесь.

Диаметр используемых неплавящихся электродов – 0,5-10 мм. При этом состав стержня может быть из чистого вольфрама или с примесями лантана, тория или иттрия. Сплавы обладают лучшими характеристиками, особенно это относится к эрозивной стойкости металла, плюс такие электроды хорошо держат токовую нагрузку. Выбор диаметра стержня зависит от используемого сварочного тока и толщины свариваемых металлических заготовок.

Обычно процесс сварки неплавящимся электродом производится постоянным током прямой полярности. Именно такой режим позволяет максимально проплавить металл соединяемых деталей. Кстати, в таком режиме почти 85% тепловой энергии уходит на проплавку заготовок, и всего лишь 7% на нагрев неплавящегося электрода. Остальные проценты – это лучевые потери на излучение электрической дуги. Сварка алюминия неплавящимся электродом производится при обратной полярности. При таком режиме потери тепла составляют почти 50%, поэтому при сварке стальных заготовок данный режим неприемлем.

Сварку неплавящимся электродом можно проводить и переменным током. Для этого оборудование придется доукомплектовать стабилизатором, который будет стабилизировать электрическую дугу, и компенсатором тока.

Оборудование

В зависимости от того, какой объем сварочных работ будет производиться, и какие конструкции будут собираться, можно использовать оборудование двух типов: универсальное или специальное. Чаще всего используется первый класс аппаратов, потому что второй предназначен для больших объемов и чаще всего механизированных. Универсальные ручные и автоматизированные сварочные агрегаты просты в использовании и обслуживании, поэтому их применяют и в небольших цехах, и в больших производствах.

Аппарат для дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах состоит из:

Особенности сварки металлов неплавящимся электродом и аргоном

Чтобы свариваемые заготовки эффективно плавились под действием неплавящегося электрода и аргона, необходимо точно соблюдать некоторые особенности аргонодуговой сварки. Именно так можно добиться максимального качества конечного результата.

Плюсы и минусы аргонодуговой сварки

Что касается преимуществ сварки неплавящимся электродом в защитных газах, то данная технология – оптимальный вариант, если соединяются между собой тонкие детали, а также заготовки из цветных металлов (алюминия, меди и так далее). Прекрасно показала себя сварка и при стыковке легированных материалов.

Сюда же можно добавить и практически ювелирно получаемый сварной шов, если правильно углубить в ванну неплавкий электрод и присадку. Очень тонкие заготовки можно варить и без присадочной проволоки. Все чаще аргонодуговую сварку используют для соединения труб, которая носит название орбитальная.

Если говорить о недостатках именно ручной аргонной сварки, то это низкая ее производительность. Есть возможность механизировать процесс, тем самым увеличить скорость сваривания. Но в таком режиме будет практически невозможно соединять разнориентированные и короткие стыки.

И все же сварка неплавящимися вольфрамовыми электродами становится все более популярной даже среди домашних мастеров. Ведь качество стыка двух заготовок, в независимости от соединяемых деталей (сталь, алюминий, титан, нержавейка и так далее), всегда будет на высоте.

Особенности сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа

Сварка (в частности, металлов) — это технологический процесс, в результате которого получают неразъёмное соединение за счет установления атомных связей между свариваемыми частями. Процесс производится при местном или общем нагреве, пластическом деформировании или при одновременном действии этих факторов. В результате взаимодействия детали и электрода между ними образуется электрическая дуга. За счет этого происходит плавление кромок заготовок.

Сварка неплавящимся электродом (также сварка в защитных газах неплавящимся электродом) — это разновидность сварки, в которой источником теплоты выступает дуговой разряд, возникающий между вольфрамовым или графитовым электродом и изделием. Этот тип является разновидностью методов дуговой сварки плавлением. Даная технология используется в основном для обработки алюминия, магния и их сплавов, а также прочих неферромагнитных металлов (например, нержавеющей стали, бронзы, меди, циркония, никеля).

Графитовые (угольные) электроды в настоящие время находят ограниченное применение. Используются обычно при изготовлении изделий, имеющих неответственное назначение. Наиболее часто в качестве неплавящего электрода используют стержни из вольфрама. Поскольку вольфрам при высоких температурах имеет весьма высокую химическую активность к кислороду, то процесс проводят в среде защитных газов: аргон, гелий и азот. Эти газы являются по отношению к вольфраму и вольфрамовым сплавам инертными.

Разновидности сварки

Выделяют 4 виды сварки неплавящимся электродом. Разделение происходит в зависимости от сложности работы и уровня механизации сварочного процесса.

  1. Ручная;
  2. Механизированная;
  3. Автоматизированная;
  4. Роботизированная.

Во время ручного вида рабочий ход горелки и смещение заготовки происходит ручным способом. При механизированном виде перемещение горелки происходит вручную, а подача присадочного материала — механически.

При автоматизированном варианте и перемещении сварочной горелки, и подача присадочного материала (проволока) полностью механизированы. Технологический процесс контролирует оператор.

В процессе роботизированного вида все технологические процессы автономны. Рабочие процессы происходят без вмешательства оператора, самостоятельно.

Описание процесса

Неплавящиеся электроды

Как уже упоминалось, используют неплавящиеся электроды двух видов: угольные (или графитовые) и вольфрамовые. Первые используются теперь редко и для неответственных конструкций. Вольфрамовые используются намного шире и чаще. Их толщина от 0,5 мм до 10 мм. Сам стержень может быть как из чистого вольфрама, так и иметь в составе различные примеси: лантан, торий, иттрий. Сплавы по сравнению с чистым материалом имеют лучшие показатели эрозивной стойкости, а также лучше держат токовую нагрузку. Диаметр стержня подбирают в зависимости от силы используемого тока и толщины заготовок, которые сваривают.

Параметры технологичного процесса

Наиболее часто при сварке неплавящимся электродом используют постоянный ток прямой полярности, так как в этом режиме происходит максимальная проплавка металла деталей, которые подлежат соединению. Это достигается за счет эффективного использование энергии: до 85% тепловой энергии идет на проплавку деталей, до 7% – на нагрев электрода, остальное — лучевые потери.

При работе с алюминиевыми заготовками пользуются постоянным током обратной полярности. В этом случае потери тепла могут составить до 50% и при сварке стали такой режим нецелесообразен.

При использовании переменного тока оборудование дополнительно укомплектовывается стабилизатором (необходим для стабилизации электрической дуги) и компенсатором тока.

Сварочное оборудование

Для ручного вида сварочное оборудование включает в себя такие компоненты:

  1. Генератор постоянного/переменного тока;
  2. Набор горелок для разных токов;
  3. Прибор первичного возбуждения дуги (и ее стабилизации);
  4. Газовое оборудование;
  5. Средства управления сваркой и газовой блокадой.

Автоматическое оборудование также включает в свой состав генератор тока и сварочный агрегат, который характеризуется такими параметрами: значения сварного тока, напряжение, скорость сварки, диаметр неплавящегося электродного прута, диаметр присадочной проволоки, скорость подачи присадки, расход тяжелого газа.

Преимущества и недостатки

Данный технологический процесс получил наибольшее распространение при работе с цветными металлами и легированными сталями. Он обладает рядом как преимуществ, так и недостатков. К основным преимуществам следует отнести:

Читайте также:  Раствор цемента пропорции для наиболее популярных составов + онлайн-калькуляторы

  1. Возможности минимального деформирования в свариваемых металлах из-за маленькой зоны прогрева;
  2. Высокое качество соединения за счет использования защитных газов, которые вытесняют кислород;
  3. Относительно большая скорость выполнения работ;
  4. Минимальные трудозатраты на последующую обработку шва;
  5. Относительно широкий спектр свариваемых материалов.

Основные недостатки таковы:

  1. При работе на улице создается возможность выдува защитного газа из зоны сварки. Для борьбы с этим явлением используют заграждения или увеличивают подачу газа, что приводит к увеличению его расхода;
  2. Относительно качественная подготовка металлов перед сваркой;
  3. Неудобство при работе под острым углом из-за особенностей конструкции горелки;
  4. Необходимость зачистки места розжига вне зоны сварки.

Сварка неплавящимся электродом в защитных газах

При сварке неплавящимся электродом в защитном газе (рис. 1)в зону дуги, горящей между неплавящимся электродом и изделием через сопло подаётся защитный газ, защищающий неплавящийся электрод и расплавленный основной металл от воздействия активных газов атмосферы. Теплотой дуги расплавляются кромки свариваемого изделия. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует сварной шов.

Неплавящийся электрод изготавливают из графита, вольфрама, меди, меди со вставкой из тугоплавкого металла — вольфрама, циркония, гафния.

Защитный газ должен быть инертен к металлу электрода и к свариваемому металлу. В качестве защитного газа при сварке вольфрамовым электродом применяют аргон, гелий, смесь аргона и гелия; для сварки меди медным электродом или медным электродом со вставкой из гафния (циркония) можно применить азот.


Схема сварки неплавящимся электродом

Для рационального расходования дорогостоящих инертных газов (Ar, He) при сварке сталей создают комбинированную защиту.


Схема сварки неплавящимся электродом с комбинированной защитой

При сварке металла большой толщины для обеспечения проплавления основного металла и получения требуемых геометрических параметров сварного шва, сварку ведут по зазору или с разделкой кромок с добавлением присадочного (чаще всего в виде проволоки) металла


Схема сварки неплавящимся электродом с присадкой

Достоинства способа сварки неплавящимся электродом:

Недостатки способа сварки неплавящимся электродом:

Области применения способа сварки неплавящимся электродом:

Особенности и технология сварки неплавящимся электродом

Сварку можно выполнять как с присадкой, так и без нее. Для качественной сварки металлов, особенно тонколистовых, следует обеспечить точную сборку и подгонку свариваемых кромок.

Аргоно дуговую сварку вольфрамовым электродом применяют для стыковых, угловых, нахлесточных соединений в разных пространственных положениях. Форма подготовки кромок зависит от толщины соединяемых элементов и возможности производить сварку с одной или двух сторон.

Так, например, стыковые соединения стали толщиной до 3-4 мм, а алюминия до 5—6 мм свариваются без скоса кромок. Проплавление корня шва стыкового соединения с разделкой кромок обычно осуществляется без присадочной проволоки, затем разделка заполняется расплавленным металлом за необходимое число проходов с подачей присадочной проволоки.

При необходимости ведения процесса на вертикальной плоскости шов следует выполнять сверху вниз для толщин до 5 мм и снизу вверх для больших толщин. В этих случаях сварку рекомендуется выполнять одновременно с двух сторон. При использование такого приема можно сваривать встык элементы,например из алюминиевого сплава толщиной до 16 мм.

Сварка горизонтальных стыковых швов на вертикальной плоскости и потолочных стыковых швов затруднена из-за вероятности вытекания расплавленного металла из сварочной ванны, поэтому их следует избегать; там,где избежать таких швов нельзя, их выполняют с разделкой кромок в несколько проходов.

Для формирования корня шва можно использовать медные или стальные съемные подкладки, флюсовую подушку. При сварке активных металлов необходимо не только получить хороший провар в корне шва, но и обеспечить защиту от воздуха с обратной стороны расплавленного и нагретого металла. Это достигается использованием медных и других подкладок с канавками, в которых подается защитный инертный газ. При сварке труб и закрытых сосудов газ пропускают внутрь сосуда.

При соединении встык металла толщиной до 10 мм ручную сварку ведут справа налево. Присадочный пруток при ручной сварке тонколистового материала вводят не в столб дуги, а несколько сбоку возвратно-поступательными движениями. При автоматической и полуавтоматической сварке электрод располагают перпендикулярно поверхности изделия. Угол между ним и присадочной проволокой(обычно ф 2-4 мм) должен приближаться к 90°. В большинстве случаев присадочная проволока подается в головную часть сварочной ванны и находится впереди дуги походу сварки.

Вылет конца электрода из сопла не должен превышать 3— 5 мм,а при сварке угловых швов и стыковых с глубокой разделкой 5—7 мм. Длина дуги должна поддерживаться в пределах 1,5—3 мм. Для предупреждения окисления вольфрама и защиты расплавленного металла в кратере после обрыва дуги подачу защитного газа прекращают через 5—10 с, а включают подачу газа за 15—20 с до возбуждения дуги (для продувки шлангов от воздуха). Возбуждение дуги достигается либо с помощью осциллятора, либо путем касания электродом изделия при уменьшенном до 7—10 А токе зажигания. При ручной сварке алюминиевых сплавов в случае отсутствия осциллятора дуга должна возбуждаться на угольной или медной пластине.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Выбираем сварочный защитный газ

Защитный газ играет наиважнейшую роль в процессе создания качественного сварного соединения для следующих видов сварки:

Зачем нужен защитный газ в сварке?

Сварочная ванна подвержена негативному влиянию кислорода из атмосферы, который может ослабить коррозионную стойкость шва, снизить его прочность и привести к образованию пор. Поток газа заключает сварочную ванну в защитную оболочку, предохраняя от вредного внешнего воздействия атмосферного воздуха, тем самым защищая затвердевающий расплавленный сварной шов от окисления, а также от содержащихся в воздухе примесей и влаги.

Виды защитных газов.

Инертные. Вид газов, которые химически не взаимодействуют с нагретым металлом и не растворяются в нем. Предназначены для сварки алюминия, магния, сварки титана и их сплавов, склонных при нагреве к энергичному взаимодействию с кислородом, азотом и водородом.

Пример: Аргон, Гелий, Азот (только при сварке меди и медных сплавов).

Активные. Вступают в химическое взаимодействие со свариваемым металлом и растворяются в нем.

Пример: Углекислый Газ, Водород, Кислород, Азот.

Основные сварочные газы:

Бесцветный, неядовитый, взрывобезопасный газ без вкуса и запаха. Обычно используются для аргонодуговой TIG сварки для всех материалов и MIG сварки цветных металлов, например алюминий. Аргон химически инертен, что делает его пригодным для сварки химически активных и тугоплавких металлов.
Этот газ имеет низкую теплопроводность и потенциал ионизации, что приводит к низкой передаче тепла на внешнюю область сварочной дуги. В результате формируется узкий столб дуги, который в свою очередь, создает традиционный для сварки в чистом аргоне профиль сварочного шва: глубокий и относительно узкий.

Легче воздуха, без запаха, цвета, вкуса, не ядовит. Является одноатомным инертным газом. Чаще всего используется для аргонодуговой TIG сварки цветных металлов и для сварки в потолочном положении. Имеет высокую проводимость тепла и потенциал ионизации. При сварке гелием профиль сварочного шва получается широким, хорошо смочен по краю и с довольно высоким тепловложением. Благодаря этим особенностям его чаще всего используется в качестве добавок к аргону и применяется для сваривания химически чистых или активных металлов, алюминиевых или магниевых сплавов, для обеспечения большой глубины проплавления.

Углекислый газ обеспечивает довольно глубокое проплавление, поэтому популярен при сварке толстого металла.

К недостаткам сварки в среде углекислого газа относится менее стабильная сварочная дуга, приводящая к большому образованию брызг. Также его возможна работа только на короткой дуге. Обычно используется для полуавтоматической MAG сварки короткой дугой и MAG сварки порошковой проволокой.

Сварочные газы, используемые как компоненты сварочной смеси газов:

Смеси газов имеют более высокие технологические показатели, чем чистые газы. При применении их в сварочном процессе мы получаем: мелкокапельный перенос жидкого металла, формирование качественного шва, уменьшение потерь на разбрызгивание.

Кислород – двухатомный, активный защитный газ. Обычно используется для MIG MAG сварки как один из компонентов сварочной смеси, в концентрации менее 10%.

Кислород обеспечивает очень широкий профиль сварочного шва с неглубоким проплавлением и высокое тепловложение на поверхности металла. Кислородо-аргонные смеси обладают характерным профилем проплавления сварочного шва в виде «шляпки гвоздя». Кислород также используется в тройных смесях с СО2 и аргоном, где он обеспечивает хорошую смачиваемость и преимущества струйного переноса.

Водород – двухатомный, активный газ. Применяется при сварке аустенитной нержавеющей стали для удаления оксида и повышения тепловложения. В результате получается широкий сварочный шов с увеличенным проплавлением.

Концентрация в сварочной смеси обычно не более 10%, а при плазменной резке нержавеющей стали от 30 до 40%.

Азот используется реже всего для защитных целей сварочной ванны. Он, в основном, используется для того, чтобы повысить коррозионную стойкость в дуплексных сталях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *