0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварка в среде защитных газов

Сварка в среде защитных газов

Обычная классическая электрическая сварка вместе с газовой очень долго являлась самым популярным методом соединения металлических деталей с помощью плавления. Однако технологии не стоят на месте, поэтому последние несколько десятилетий все сварщики все больше прибегают к альтернативным методам создания металлических конструкций. Отдельно стоит отметить сварку в среде защитных газов, эта разновидность была разработана в Советском Союзе в начале восьмидесятых годов прошлого столетия. Газы помогают обеспечить высокие характеристики прочности итогового результата, а также положительно влияют на внешний вид шва. Из-за своих преимуществ перед классическими видами сварки, эта получила достаточно большую область применения.

Как выполняется сварка в среде защитных газов?

Соединения деталей с применением газового облака основывается на обычной дуговой сварке. Электрическая дуга образуется при воздействии соединяемой детали с электродом. Отличается же данный метод сварки от обычного дугового тем, что в рабочей области сварщика создаётся небольшое защитное облако из газов (одного или нескольких). Задача облака заключается в том, чтобы ограждать место соединения от воздействия воздуха (азота, кислорода и т.д.), так как он негативно влияет на итоговые физические характеристики шва.

Благодаря использование данного облака шов получается химически чистым, то есть в его составе полностью отсутствуют компоненты, негативно влияющие на его прочность. Внешний вид шва практически идеален, его поверхность гладкая и не обладает никакими дефектами. Состав получается однородным. Своё название данный метод сварки получил за использование дуги – дуговая сварка в среде защитных газов.

Типы выполнения работ

Высокая популярность этого метода сварки, а также широкая область применения, обусловлена не только преимуществами перед классическими видами сварки, но и её универсальностью. Выполнить сварку в защитном газовом облаке можно несколькими различными способами. Помимо этого, этот метод можно применять как на производстве, так и в бытовых условиях. Для того чтобы сварить что-либо данным методом, не обязательно обладать огромным количеством опыта за плечами, достаточно иметь базовые понятия, которые без проблем можно найти в специализированной легкодоступной литературе. Сварка в среде защитных газов может выполняться тремя методами:

  • полностью автоматический способ – в этом типе все манипуляции выполняются без участия человеческого фактора;
  • полуавтоматика – процесс происходит под руководством сварщика, присадочные материалы поступают в рабочую область в автоматическом режиме;
  • механический способ – абсолютно все операции выполняет исключительно сварщик.

Газы, применяемые для создания защитного облака

Защитное облако может создаваться как из одного газа, так и из их смесей. Самыми распространёнными являются:

    • Инертные газы с одноатомной структурой. Они никак не взаимодействуют с соединяемыми деталями. Наиболее часто используемыми газами в данной категории являются аргон и гелий. Структура используемого газа строго контролируется государственным стандартом нашей страны. Если во время выполнения процесса сваривания соблюдается банальная стандартная техника безопасности, в этом случае газы никоим образом не влияют на человеческий организм и окружающую среду.
    • Активные газы, с двухатомным строением. В отличие от первого вида, вещества в данной категории, в процессе сварки взаимодействует с соединяемыми деталями, из-за этого выполнять сварку с их использованием необходимо только высококвалифицированному специалисту, так как они являются взрывоопасными. Самыми распространёнными двухатомными газами являются: углекислый газ, азот и водород.

  • Смеси нескольких газов. Чаще всего это аргон и ещё что-то. Важно учитывать, что смесь должна иметь строгое процентное соотношение, значения которого может варьироваться в зависимости от конкретного газа.

В домашних условиях самым распространённым подвидом является сварка с помощью аргона или же углекислого газа. Их популярность можно объяснить лёгкой доступностью, относительной простотой в использовании и свойствами, которые они придают сварочному шву. Другие же газы по отношению к этим обладают некоторыми преимуществами, но и их стоимость гораздо выше. Например, использования гелия позволит получить сварочный шов повышенного качества, а азот и водород требует тщательного подбора исходного материала, так как металлов, с которым они могут взаимодействовать достаточно много.

Типы защитного облака

Газ или смесь газов может по-разному подаваться в область работы сварщика. Классифицируют три способа:

  • Сварка в специализированной камере, в этом случае обеспечивается полная защищённость свариваемого металла. Чаще всего этот способ используются на больших производствах, так как в быту достаточно сложно создать нужные условия.
  • Под влиянием газа находится только сварочная область в ванне, обеспечивается эта защита с помощью местных камер.
  • Применения горелки с постоянным обдувом. Струйная защита является самой популярной, так как данный способ является самым удобным и доступным.

Если базироваться на основных физических явлениях, в этом случае дуговая сварка в среде защитных газов делится на две разновидности, а именно использовании либо плавящихся расходных материалов, либо нет.

Использования неплавящегося расходного материала. В этом случае электрод не используется в непосредственном создании шва, он является исключительно возбудителем сварочной дуги. Шов же создаётся с помощью присадочных материалов и кромок соединяемых деталей. Расход электродов объясняется воздействием высокого напряжения, под его влиянием расходный материал плавится или же испаряется. Данные электроды создаются из сплавов вольфрама и дополнительных веществ.

Читать еще:  Регламент то ниссан х трейл т31

Другой же тип, заключается в плавлении электродов. В этом случае они становятся неотъемлемой частью шва. Электроды используются в качестве присадочной проволоки. Производятся они в соответствии с государственными стандартами или же металла, из которого создана свариваемая деталь.

Преимущества использования сварки в среде защитных газов

Использования данного метода сварки обладает рядом преимуществ над альтернативными способами соединения металлических деталей плавлением.

1. Сварная ванна, под влиянием газового облака, имеет большой уровень защиты.

2. Сварка в среде защитных газов происходит достаточно быстро, относительно других способов.

3. Весь процесс сварки полностью контролируемый.

4. Универсальность применения.

5. Высокий класс внешнего вида шва, нет необходимости выполнять зачистку после выполнения соединения.

6. Деформации различного рода, присущие дуговой сварке, сведены к минимуму.

7. Гладкая и ровная поверхность итогового шва.

Помимо всех вышеперечисленных качеств, сварка в среде защитных газов имеет и свою минусы использования. Конечно их не так много, можно выделить всего лишь два основных:

  • высокая стоимость всего необходимого оборудования;
  • высокие требования к работе, нужно контролировать защитное облако, чтобы оно не выветривалось и не подвергалось воздействию атмосферы.

В заключение

Чаще всего сварку в среде защитных газов используют в конструкциях, обладающих сложной структурой. Применение на автомобильной промышленности, создание трубопроводов и т.д. Защитное облако позволяет соединять как цветные, так и чёрные металлы. Причём детали не обязательно должны быть однородными. Данный метод сварки чаще всего используется в работе с нержавейкой, с титаном и алюминием. Важно знать, что каждый металл требует использования защитного облака, созданного из определённого газа.

Применение сварки в среде инертных и активных защитных газов

Сварка в среде защитного газа проводится для предотвращения влияния воздуха на расплавленный металл в зоне соединения. Для этого непосредственно в зону воздействия электрической дуги через горелку подводятся специальные газы (РИСУНОК 1), либо сварка проводится в камере, из которой сначала был выкачан воздух, а затем закачан защитный газ.

Рисунок 1. Дуговая сварка в среде защитных газов.

Ассортимент защитных газов

  • химически инертными;
  • активными.

Сварка в закрытой среде необходима для предотвращения воздействия воздуха на сам процесс.

В первую группу входят: аргон (Ar), гелий и аргонно-гелиевые смеси. Они не вступают в химические реакции с расплавленными металлами в сварочной ванне и не растворяются в них. Применяются для скрепления алюминиевых, магниевых, титановых деталей и для соединения сплавов данных металлов (сварка МИГ – металл инертный газ).

Вторая группа (сварка МАГ – металл активный газ), в свою очередь, подразделяется на:

  • имеющие восстановительные свойства (оксид углерода и водород);
  • обладающие окислительными свойствами (углекислый газ (CO2) и пары воды);
  • с выборочной активностью (азот).

Из группы активных газов наиболее широко используется диоксид углерода, так как он имеет самую низкую стоимость.

Если принять стоимость 1 м 3 углекислого газа за 1, то стоимость азота будет 1,5625, кислорода – 3,2813, водорода – 4,0625, аргона – 44,6875. Гелий – чемпион по цене, он дороже диоксида углерода в 156,25 раз! Кроме того, плотность гелия меньше, чем, например, у аргона, соответственно, его расходоваться будет больше.

Применение сварки в защитной среде

Вид металлаЕго толщина, ммПрименяемый электрод
вольфрамовыйплавящийся
Низкоуглеродистая, легированная и конструкционная сталь3аргон марки В, смесь Ar (70-80%) и CO2 (20-30%)аргон марки Г, углекислый газ, смесь Ar (75-90%) с CO2 (10-25%)
Теплоустойчивая перлитная стальаргон марки Баргон марки Г, углекислый газ, смесь Ar (75-90%) с CO2 (10-25%)
Высоколегированная, коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная стальаргон марки В, смесь Ar (70-80%) и CO2 (20-30%), гелийаргон марок В, Г, гелий, углекислый газ, смесь Ar (75-90%) с CO2 (10-25%)
Жаропрочный хромоникелевый сплавлюбаяAr марки В, гелийAr марки Б, гелий
Алюминий и его сплавы6аргон марки В, гелий, смесь Ar (70-80%) с CO2 (20-30%)аргон марки Б, смесь аргона марок Б и В, смесь Ar (35%) с гелием (65%)
Титан и его сплавылюбаяAr марки АAr марки А
Медь и ее сплавыаргон марки В, гелий, смесь Ar (70-80%) с CO2 (20-30%), азотаргон марки В, гелий, смесь Ar (70-80%) с CO2 (20-30%), азот
Сплавы магнияаргон марки Б, гелийAr марки Б
Цирконий, молибден, тантал и другие активные металлыAr марки АAr марки А

Аппаратура и расходные материалы

Дуговая сварка в среде защитных газов осуществляется с применением сварочной (трансформатор, блок питания, кабели, инвертор, горелка, маска) и газовой (баллон, шланги, расходометр) аппаратуры.

Читать еще:  Разряжается аккумулятор на автомобиле причины

Оборудование подразделяется на ручные сварочные аппараты, аппараты для полуавтоматической работы и полностью автоматизированные устройства.

Механизированная сварка в защитном газе применяется на промышленных предприятиях. Оборудование позволяет производить большие партии однотипных изделий. В индивидуальном пользовании применение таких устройств нецелесообразно и очень дорого.

Полуавтоматическая же сварка широко применяется как в крупных заводах, так и в индивидуальном пользовании. Такая аппаратура значительно дешевле полных автоматов, мобильнее, а качество швов получается не менее отличным. Полуавтоматические устройства отлично зарекомендовали себя и в малом бизнесе. Наверное, нет ни одной СТО, где бы они не использовалась.

Принцип работы полуавтоматов заключается в том, что процесс происходит в ручном режиме, а подача электродной проволоки автоматизирована.

Рисунок 2. Схема полуавтомата.

Схема полуавтомата на РИСУНКЕ 2, где 1 – баллон с защитным газом; 2 – механизм подачи проволоки; 3 – проволока; 4 – трубопровод подачи газа; 5 – горелка; 6 – заземление; 7 – трансформатор.

Ручная сварка предполагает работу только с неплавящимися стержнями, где не надо постоянно подводить электродную проволоку.

Схема процесса варки с помощью вольфрамового электрода на РИСУНКЕ 3.

Следует также отметить, что по виду работы сваривание в защитном газе бывает с непрерывной и импульсной дугой.

Характеристика электродов

Дуговая сварка в защитных газах выполняется неплавящимися и плавящимися электродами.

Первые для переменного тока изготавливаются из чистого вольфрама, для постоянного – из чистого вольфрама, лантанированого, торированого и итрированного вольфрама. Такие прутки сгорают на воздухе, поэтому защитный газ предохраняет и от этого.

Рисунок 3. Схема процесса варки с помощью вольфрамового электрода.

Электродуговая сварка в защитной среде вольфрамовыми электродами называется при постоянном токе TIG-DC, при переменном – TIG-AC.

При использовании несгораемого стержня применяют присадную проволоку для заполнения сварочной ванны металлом.

Плавящиеся электроды для сварки в защитных газах используют изготовленные из того же металла, который подлежит скреплению. Они представляют собой цельную или трубчатую проволоку, которая подается автоматически в процессе работы. Внутри трубчатого электрода помещается порошкообразный легирующий, шлако- и газообразующий компонент (порошковая проволока). Плавящийся электрод выполняет также функцию присадки.

Достоинства и недостатки метода

  1. Применяя различные режимы работы, можно соединять практически любые металлы.
  2. Высокое качество соединений в широком спектре толщин металлов.
  3. Визуальный контроль за течением процесса.
  4. Нет зависимости от положения деталей в пространстве.
  5. Температурное воздействие производится на узкий участок деталей.
  6. Высокая скорость работы, с легкостью процесс можно механизировать и автоматизировать
  7. Не нужно удалять флюсы и шлаки, проводить зачистку швов.
  1. Необходима защита от вредного светового и термического воздействия сварки.
  2. Необходимость закупки дорогостоящих защитных газов.
  3. Возможность их негативного воздействия на организм человека.
  4. Дороговизна оборудования.
  5. Необходимость прохождения дополнительных обучающих курсов.

Качественная сварка в среде защитных газов обеспечивает высокую надежность получаемых изделий и долгий срок их эксплуатации.

Преимущества сварки в среде защитных газов

Среди самых эффективных способов сваривания металлов выделяется сварка в защитных газах. Специальные газы, поступающие в область сваривания, предотвращают поступление воздуха, который оказывает негативное влияние на свойства соединения материалов.

Благодаря этому сварные швы получаются чистыми (без шлака), герметичными (без пор) и соответствуют заданным характеристикам при соблюдении рекомендаций ГОСТ 14771-76.

Ручной способ и сваривание в камере

Проводимая на аппаратах полуавтоматического типа, ручная дуговая сварка в защитном газе бывает двух видов: локальная и общая в камере. Самая распространенной является локальная защита в струе инертного газа, который истекает из сопла сварочной горелки.

Местная защитная среда позволяет варить изделия любой сложности и любых габаритов, но не дает стопроцентной гарантии. Надежная защита обеспечивается только в зоне ламинарного потока газа, где возникает турбулентность, происходит захват воздуха и в этой области качество шва резко падает. Поэтому задача сварщика заключается еще и в расположении сварочной ванны в зоне ядра потока.

Организация нейтральной среды в камере обеспечивает стопроцентную защиту и позволяет получить сварной шов требуемого качества.

В камере создается избыточное давление, где размещаются свариваемые детали и аппарат для сварки с проволокой. В камерах обычно производят сварку металлов высокой химической активности, типа молибдена или титана.

Сварку в защитном газе можно проводить плавящимся электродом и с таким же успехом – неплавящимся.

Достоинства и слабые места процесса

К преимуществам работы в защитной газовой среде можно отнести следующее:

  • качество шва значительно лучше, чем при использовании обычной электродуговой сварки;
  • часть защитных газов имеют невысокую стоимость, но все же обеспечивают высочайшее качество шва;
  • освоение данной технологии сварки не представляет никаких трудностей для сварщиков имеющих опыт работы с другим технологическим оборудованием;
  • в защитных газах может производиться сварка как тонкостенных, так и толстостенных заготовок;
  • процесс сварки идет с высокой производительностью;
  • значительно упрощается работа с алюминием, цветными металлами и их сплавами, коррозионностойкой сталью;
  • технология сваривания в защитной среде легко поддается механизации и автоматизации.
Читать еще:  Рейтинг зимних дворников для авто 2020

Недостатки у данной технологии имеются, но не так существенны. Для работы на открытом воздухе требуются защитные экраны для предотвращения сдувания потока газа с области сваривания.

При сварке в закрытых помещениях должна быть вентиляция или обеспечено проветривание. Аргон, применяемый в сварочных работах, имеет высокую стоимость.

Какие газы применяют

Для защиты от воздействия воздуха применяют газ, которые условно разделяют на две группы инертные и химически активные.

Инертные газы всем хорошо известны – аргон, гелий и их сочетание. Вытесняя воздух из зоны окружения свариваемых заготовок, они не реагируют с металлом и не растворяются в нем.

Их применяют при сваривании алюминия, магния, титана и сплавов. В специальной литературе такой вид сварки с защитной средой из инертных газов обозначается как MIG (металл, инертный газ).

Если применять неплавящийся электрод для сварки в среде защитных газов, то такой процесс будет отлично подходить для соединения тугоплавких сталей, химически активных металлов или особо ответственных соединениях.

Сварка с активными газами получила название MAG сварки (металл, активный газ). К активным реактивам относят углекислоту, азот, водород, кислород.

Наибольшее распространение получила углекислота благодаря своей низкой стоимости. Для сравнения, азот стоит в 1,5 раза дороже, кислород в 3, водород в 4 раза, аргон и гелий в 45 и 156 раз соответственно.

В углекислоте

Сварка полуавтоматом в углекислоте получила широкое применение из-за ее дешевизны. Углекислота, попадая в область расплава, защищает его от разрушающего воздействия воздуха.

Но из-за высокой температуры в районе сварочной ванны она разлагается на окись углерода и кислород, поэтому в области сваривания оказываются три газа: углекислота, окись углерода и кислород.

Чтобы не допустить окисления, в сварочную проволоку добавляют кремний и марганец, который реагирует с кислородом раньше железа. За счет этого гасятся реакции образования вредных окисей.

При этом углекислый газ сохраняет свои изолирующие свойства, а соединения кремния и марганца вступают в реакцию друг с другом, в результате чего получается легкое по плотности вещество, которое всплывает в расплаве. Образовавшийся шлак впоследствии легко удаляется.

Перед использованием углекислоты нужно обязательно удалить воду из баллона. Для этого его переворачивают и сливают воду, через 20 минут процедуру повторяют, в противном случае пары воды вызовут пористость шва.

В азотной среде

Азот используют при сваривании деталей из меди и нескольких видов нержавеющей стали. Это обусловлено тем, что азот не реагирует с медью. В качестве электродов используются графитовые или угольные прутки, применение вольфрамовых прутков приводит к их перерасходу из-за образования легкоплавких соединений.

Работают на токах 150-500 А и напряжении дуги 22-30 В. Расход азота находится в пределах 3-10 л/мин. Газ хранится в баллонах при давлении 150 атмосфер.

Сварочное оборудование ничем не отличается от других видов сварки использующих газы, только в горелке предусмотрено специальное крепление для угольного электрода.

Оборудование

В аппаратуре для производства сварочных работ в защитной среде в качестве источника питания чаще всего используют инверторы с широкой регулировкой величины сварочного тока.

Они снабжены устройством подачи сварочной проволоки и газовую систему с баллонами, шлангами, понижающими редукторами. Сварку плавящимся электродом в защитных газах ведут постоянным или импульсным высокочастотным током.

Главными параметрами, характеризующими оборудование, является ток, который можно изменять; напряжение для зажигания и стабильного горения дуги; скорость подачи проволоки, ее толщина. Режимы сварки полуавтоматом многообразны. В зависимости от свариваемых материалов сила тока и другие параметры могут значительно меняться.

Перед началом сварочных работ в защитном газе свариваемые поверхности требуется очистить от всевозможных загрязнений. В первую очередь необходимо очистить кромки от оксидной пленки, ржавчины, жира, масла. Для этого применяются стальные скребки, растворители, нетканые материалы.

Применение защитных газов требует соблюдения определенной последовательности операций. Сначала подается защитный газ, затем включается источник питания, начинает подаваться присадочная проволока и зажигается дуга, потом только начинается процесс сварки.

После гашения электродуги, еще 10-15 секунд в зону сварки подают инертный газ. Это делается для того, чтобы избежать пагубного влияния атмосферы на шов.

В зависимости от видов свариваемых металлов, их толщины используют различные защитные газы. Например, аргон обеспечивает стабильность электрической дуги, а гелий позволяет получать более глубокую проварку шва.

При сварке меди используется водород. Наиболее универсальным газом, который может использоваться практически при сварке любых металлов является аргон. Только его высокая стоимость вынуждает применять более дешевые газы типа углекислого или азота.

Как и электродуговую, в автоматическом режиме применяют технологию сварочного процесса в газовой среде. Она легко поддается автоматизации и используется в роботизированных комплексах в больших производствах. Полуавтоматы широко применяются в мелких мастерских и автосервисах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×