Как варить металлы в газозащитной среде

Сварка в среде защитных газов Виды и способы сварки
Содержание
  1. Сущность сварки в среде защитных газов
  2. Необходимые схемы и таблицы
  3. Технология газозащиты: как это работает
  4. Какими свойствами обладает газ
  5. Используемые в работе газы
  6. Инертные вещества
  7. Активные элементы
  8. Распространенные смеси газов
  9. Плюсы и минусы сварки в среде защитных газов
  10. Особенности сварочных работ
  11. Как подготовить кромки и собрать их
  12. Выбор проволоки и метод ее подачи
  13. Режимы сварки в газовой среде
  14. Расчет расхода газа
  15. Какое оборудование применяется в сварке
  16. Полуавтомат для сварки
  17. Дополнительные комплектующие
  18. Системы для подачи проволоки
  19. Рекомендации по технике сварки своими руками
  20. Характеристики подаваемого тока
  21. Скорость подачи проволоки
  22. С какой скоростью варить
  23. Угол наклона электрода
  24. Инструкция по сварке разными способами
  25. Ручной метод сваривания в камере
  26. С неплавящимся электродом
  27. С плавящимся электродом
  28. Импульсно-дуговая сварка
  29. Использование трехфазной дуги
  30. При принудительном формировании шва
  31. С дугой, управляемой магнитным полем
  32. С вольфрамовым электродом
  33. Другие варианты сварки
  34. Рекомендации для разных типов металлов и сплавов на их основе
  35. Разновидности сталей
  36. Медь и ее производные
  37. Магний и алюминий
  38. Реактивные и тугоплавкие стали

Сварка в среде защитных газов позволяет получить чистые и ровные швы, а также обеспечивает крепкое сцепление материалов. Попадание лишних веществ в точку плавки оказывает негативное влияние на результат. Защитить от этого могут газообразные элементы. Благодаря им с металлом соприкасаются только электрод и присадочные материалы. Технология позволяет избежать появления шлака и трещин.

Варить металлы в газозащитной среде
Среди самых эффективных способов сваривания металлов выделяется сварка в защитных газах. 

Сущность сварки в среде защитных газов

При сварочных работах источником нагрева служит электрическая дуга.

Для заполнения щели между металлическими деталями используются 2 вида электродов: вольфрамовый или плавящийся. В первом случае расплавляются кромки изделия, а во втором — сам материал.

На процесс негативно влияет О2 и N из воздуха. Поэтому для защиты дуги нужны следующие виды газообразных веществ:

  • активные — азот, водород;
  • инертные — аргон и гелий;
  • смесь 2 групп.

Выбор защитной среды зависит от химического состава металла, желаемого результата и бюджета.

Необходимые схемы и таблицы

Существует несколько способов подачи газовой среды:

  • центральный — параллельно стержню;
  • боковой — отдельно от электрода;
  • многоструйный — несколькими струями через подвижную насадку над рабочей средой.
Подача газовой среды
При сварке в защитных газах плавлением применяют мощную электрическую дугу. 

Дуговая сварка в защитном газе улучшает качество соединения, делает его чистым и аккуратным. Методы защиты показаны на схеме.

Физические свойства веществ:

ГазТеплопроводностьТеплоемкостьПлотность
Ar0,190,5241,784
He1,665,2420,178
CO20,190,8211,978
H22,3614,2460,090
O20,9161,429
N20,291,0381,251

Технология газозащиты: как это работает

В точку плавления горелкой подается смесь газов. Она снимает напряжение, в результате шов получается чистым, без трещин и пор. Вся металлоконструкция становится прочнее.

Какими свойствами обладает газ

Газообразные вещества делятся на те, которые вступают в реакцию с металлическими деталями, и те, которые не оказывают металлургического воздействия.

Первые улучшают химические свойства конструкции, делают спайку прочнее. Вторые нужны для улучшения свойств дуги, уменьшения брызг.

Используемые в работе газы

В промышленности чаще используются смеси нескольких элементов. Отдельно могут применяться такие субстанции: водород, азот, гелий, аргон. Выбор зависит от металлического сплава и от желаемых характеристик будущего шва.

Инертные вещества

Эти примеси придают стабильность дуге и позволяют проводить глубокую спайку. Они защищают металл от воздействия среды, при этом не оказывают металлургического воздействия. Их целесообразно использовать для легированной стали, алюминиевых сплавов.

Инертные вещества
Инертные вещества позволяют проводить глубокую спайку.

Активные элементы

Особенность сварки в том, что соединения вступают в реакцию с заготовкой и меняют свойства металла. В зависимости от вида металлического листа подбираются газовые субстанции и их пропорции. Например, азот активен к алюминию и инертен к меди.

Распространенные смеси газов

Активные вещества смешивают с инертными, чтобы увеличить устойчивость дуги, повысить производительность работ, изменить форму шва. При таком способе часть электродного металла переходит в область плавления.

Самыми популярными считаются следующие сочетания:

  1. Аргон и 1-5% кислорода. Используется для легированной и низкоуглеродистой стали. При этом понижается критический ток, улучшается внешний вид, осуществляется профилактика появления пор.
  2. Углекислый газ и 20% О2. Применяется для углеродистого стального листа при работе плавящимся электродом. Высокая способность смеси к окислению дает глубокое проплавление и четкие границы.
  3. Аргон и 10-25% СО2. Используется для расплавляемых элементов. Это сочетание увеличивает стабильность дуги и надежно защищает процесс от сквозняков. Добавление СО2 при сварке углеродистой стали позволяет добиться однородной структуры без пор. При работе с тонкими листами улучшается формирование шва.
  4. Аргон с СО2 (до 20%) и О2 (до 5%). Применяется для легированных и углеродистых стальных конструкций. Активные газы помогают сделать место плавки аккуратным.
Распространенные смеси газов
Аргон и кислород — самое популярное сочетание газов для сварки.

Плюсы и минусы сварки в среде защитных газов

Широкий диапазон подходящих веществ обеспечивает большое распространение такого способа в промышленности. Основные преимущества:

  • удобство процесса, т.к. можно варить из разных положений;
  • отсутствие шлака и флюса;
  • высокое качество швов на разных металлах;
  • возможность наблюдения за справкой деталей;
  • легкость механизации и большая производительность;
  • невысокая стоимость.
Плюсы сварки
При сварке в среде защитных газов получается высокое качество швов.

Недостатками метода можно назвать:

  • световую и тепловую радиацию дуги;
  • опасность газовой аппаратуры;
  • необходимость остывания горелок;
  • отклонение струи газа движением воздуха.

Особенности сварочных работ

Главное отличие от других технологий сварки: дуга находится в струе защитного газа, который оттесняет окружающую среду. Это исключает контакт расплавленного металла с азотом и кислородом.

Как подготовить кромки и собрать их

Несмотря на преимущества метода сварки, перед началом работ нужна подготовка.

Подготовить кромки
Перед началом работ нужно очистить металл от коррозии.

Если ею пренебречь, на выходе получится брак. Этапы:

  • выравнивание;
  • очистка от коррозии;
  • удаление заусенцев;
  • нагрев.

Выбор проволоки и метод ее подачи

Самая важная характеристика, на которую нужно обращать внимание — прочность металла шва. Она предполагает отсутствие пор и трещин, высокое качество спайки. Чтобы этого добиться, используются следующие добавки:

  • титан (Ti);
  • кремний (Si);
  • марганец (Mn);
  • цирконий (Zr);
  • алюминий (Al).
Выбор проволоки
Прочность металла шва — самая важная характеристика при выборе проволоки.

Они препятствуют соединению кислорода с углеродом и образованию угарного газа СО. В результате остается только безвредный шлак.

Увеличение Mn и Si влияет на форму шва и текучесть ванны. Остальные элементы делают ее вязкой. Такая проволока хорошо подходит для варки труб.

Маркировка электрода состоит из:

  • цифры, означающей диаметр в миллиметрах;
  • индекса «св»;
  • процента содержания углерода;
  • буквенного обозначения химического элемента, который содержится в материале;
  • среднего содержания этого вещества.

Метод подачи электрода зависит от аппарата. При ручной спайке все делает специалист.

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов предполагает, что проволока подается автоматически.

Режимы сварки в газовой среде

Сварочные работы в защитном газе включают следующие характеристики:

  • сила тока;
  • напряжение;
  • скорость подачи проволоки;
  • угол наклона электрода;
  • его диаметр.
Режимы сварки в газовой среде
Режим сварки зависит от вида свариваемого металла, габаритных размеров и формы изделия.

Существуют стандартные значения для металлических сплавов и химических элементов защиты, они указаны в ГОСТах.

Расчет расхода газа

Есть несколько способов посчитать, сколько газовой смеси израсходуется во время сварки. Нужно учитывать вид производства — массовое или единичное. Для мелкосерийного изготовления деталей можно применять следующую формулу:

N=PxR, где P — расход проволоки в килограммах, а R — коэффициент затрат газа на 1 кг электродов. Последний рекомендуется указывать в пределах 1,15-1,3.

Какое оборудование применяется в сварке

Чаще всего применяются инверторы полуавтоматического класса. На них можно регулировать силу тока и подаваемое напряжение. Одновременно они служат источником питания. На рынке представлен широкий выбор агрегатов, различающихся мощностью и дополнительными опциями. Если варится металл средней толщины из популярных сплавов, достаточно простой модели.

Полуавтомат для сварки

Сварочные аппараты с функцией подачи защитной среды разделяются на 2 типа: локальный и общий. В первом случае газ поступает напрямую из сопла. Этот вид наиболее популярен в промышленности. Он подходит не для всех изделий, но позволяет получить удовлетворительный результат. Если конструкция слишком большая, в зону плавления может попасть воздух, тогда качество сильно упадет.

Для крупногабаритных деталей рекомендуется использовать агрегаты с функцией регулировки атмосферы. Она работает следующим образом:

  • из внутренней полости откачивается воздух;
  • закачивается газ;
  • проводится сварка с дистанционным управлением.
Полуавтомат для сварки
Полуавтоматическая сварка — одна из самых часто используемых в профессиональной среде.

Дополнительные комплектующие

Кроме автоматического аппарата в работе используются следующие аксессуары:

  1. Присадочные прутья. Необходимы для создания аккуратного шва на сложных металлах — цветных, нержавеющих, стальных. Состав выбирается в зависимости от металлического сплава. Выполняют роль припоя в паре с неплавящимся электродом.
  2. Проволока. Дополнительный элемент электродуговой сварки с аргоном. Подается автоматически из катушки, установленной на инверторе. Как и прутья, расплавляется в ровную дорожку при работе неплавящимся электродом.
  3. Шланги и фитинги. Это расходный материал, который периодически изнашивается и требует замены. Рекомендуется выбирать шланг такой длины, чтобы между аппаратом и рабочей зоной оставалось достаточно пространства.

Системы для подачи проволоки

При ручном способе сварки за продвижение прута отвечает сам мастер. Но есть и автоматические механизмы, где специалисту нужно только контролировать процесс. Они работают независимо от сварочного аппарата. Преимущество в том, что они позволяют регулировать скорость движения, которая зависит от силы тока.

Системы для подачи проволоки
Скорость подачи проволоки регулируется в режиме автомата. 

Системы подачи проволоки могут быть стационарными или передвижными. Первые устанавливают на инвертор. Вторые можно использовать на разных агрегатах. Недостаток обоих видов в том, что они требуют обслуживания и имеют сложную конструкцию. Специалист, не обладающий техническими знаниями, не сможет их обслуживать.

Рекомендации по технике сварки своими руками

Мастеру важно следить не только за ровностью шва, но и за тем, чтобы ванна не выходила из защитной среды. Для этого сначала нужно включить газ, а после этого поджечь дугу. Если сделать наоборот, металл окислится и соединение получится некачественным. Заканчивать работу нужно таким же образом: сначала убрать электрод, а через 10 секунд выключить газ. Самой надежной считается подача газовых струй с двух сторон. Так снижается риск контакта с кислородом.

Характеристики подаваемого тока

Это самый сложный параметр при выборе режима сварки. Он зависит от типа металла, например, тонкие листы варят на минимальных значениях. Важно учитывать расположение деталей. Вертикальный шов нужно делать аккуратно, чтобы удержать дугу и не допустить растекания расплавленного металла.

Характеристики подаваемого тока
Характеристики подаваемого тока зависят от типа металла.

Скорость подачи проволоки

Это параметр прямо пропорционально связан с предыдущим: если увеличить продвижение электрода, вырастет ток. В профессиональных аппаратах значения можно регулировать отдельно. Это нужно делать, когда дуга издает посторонние звуки. Громкий треск говорит о том, что электродный материал нужно замедлить.

С какой скоростью варить

Этот параметр напрямую влияет на качество шва. Если дуга движется слишком быстро, соединение получается прерывистым и тонким. Если движения сварщика медленные, стык будет широкий, расплывчатый.

Скорость
Скорость сваривания влияет на качество шва.

Угол наклона электрода

Относительно плоскости сваривания можно выделить 3 положения проволоки:

  1. Отклонение 30-60°. Жидкий шлак накрывает расплавленный металл, т.к. двигается за ванной. Способ используется для вертикальных швов, минимизации глубины проплава.
  2. Под прямым углом. Сложный метод, применяется редко. Так можно варить только труднодоступные места, где нет возможности наклонить горелку.
  3. Наклон 120-150°. Жидкий шлак оттесняется назад, он находится сзади сварочной ванны. Способ дает глубокую проплавку металла.

Инструкция по сварке разными способами

Существует 2 техники сварочных работ:

  1. Встык. Перед началом нужно точно подогнать детали, чтобы между ними не было зазоров. Используется, когда нужна высокая точность, например, при замене части листа. В этом случае выполняется единый шов, затем его зачищают.
  2. Внахлест. Одна деталь накладывается на другую. Можно не подгонять кромки друг к другу. Не требует большого опыта от сварщика, в отличие от предыдущего способа.

Ручной метод сваривания в камере

Если нужен непосредственный контроль процесса, сварка происходит в комнате, которая заполняется газом. Специалист работает в скафандре с индивидуальной системой дыхания. Это сложная работа, которая требует высокой квалификации.

Ручной метод сваривания в камере
Ручной метод сваривания в камере позволяет контролировать процесс.

С неплавящимся электродом

В качестве защитной среды используются инертные газы: аргон, гелий. Может использоваться присадочная проволока для заполнения шва. Она должна быть изготовлена из того же материала, что и деталь. Она может подаваться вручную или с помощью автоматических приборов.

С плавящимся электродом

Проволока или металл должны быть близки по химическому составу к свариваемой конструкции. Они расплавляются, и получается крепкое, ровное соединение. Такой способ обеспечивает глубокое проплавление при маленькой сварочной ванне. За счет этого вырастает коэффициент полезного действия.

С плавящимся электродом
Электроды расплавляются и получается прочное соединение.

Импульсно-дуговая сварка

Этот метод заключается в наложении импульсов дополнительного тока на основной. Это позволяет сделать дугу устойчивой, а значит, металл по всей длине после проплавки имеет одинаковое качество.

Использование трехфазной дуги

При этом способе электрический разряд подается между тремя электродами, расположенными настолько близко, что теплая энергия действует в плавильном пространстве. Каждая из трех дуг имеет свою длительность горения. Последовательность задается чередованием фаз электрической дуги.

Использование трехфазной дуги
Сварка трехфазной дугой имеет ряд технологических преимуществ.

При принудительном формировании шва

Существуют устройства, удерживающие сварочную ванну. Они нужны, чтобы правильно сформировать место соединения деталей. Это могут быть вращающиеся диски, медные ползуны. Применяемые детали охлаждаются водой.

С дугой, управляемой магнитным полем

Это новый способ контроля процесса, при котором горение управляется напряженностью вокруг сварочной ванны. Во время сварки создаются области с густыми и редкими линиями индукции. Электрический разряд отклоняется между ними.

С дугой, управляемой магнитным полем
Сварка с дугой, управляемой магнитным полем, широко применяется для соединения металлов.

С вольфрамовым электродом

Это самый распространенный вид неплавящихся электродных материалов. Подходит для большинства металлов, в том числе для титана, бронзы, золота.

Преимущество в том, что пространственное положение и режим сварки могут быть любыми.

Другие варианты сварки

Отдельно можно выделить сварочные работы под флюсом. В процессе плавки он сгорает и выделяет защитный газ. После этого образуется безвредный шлак.

Рекомендации для разных типов металлов и сплавов на их основе

Выбор защитной среды зависит от вида металлического листа. Правильные пропорции газов могут улучшить качество соединения, предотвратить дефекты, улучшить свойства деталей.

Разновидности сталей

Углеродистую стальную конструкцию можно варить с СО2, тогда получатся глубокая спайка и большая скорость. А можно взять смесь Ar и СО2. Это защитит от разбрызгивания и деформации. Нержавеющую сталь лучше защищать He, Ar, и СО2. Это обеспечит тонкий шов, отсутствие окисления и прожогов. Низколегированную деталь лучше обрабатывать Ar и СО2. Смесь придает прочность и высокую устойчивость дуги. Небольшой расход углекислого газа может давать набрызгивания по контуру.

Медь и ее производные

Для этого металла подходит аргон. Он уменьшает текучесть металла, но применяется только для тонких листов до 3 мм. Азот используется для защиты корней. Он уменьшает образование оксидных пленок.

Магний и алюминий

Чистый аргон обеспечивает хорошее качество шва, но он подходит только для тонких листов до 25 мм. Его смесь с гелием приводит к большому тепловложению. Улучшается слияние деталей. Применяется для толщины 25-75 мм.

Реактивные и тугоплавкие стали

Для таких стальных конструкций подходит смесь Ar и 1-4% О. Сварочная ванна получается более жидкой, не остается прожогов, увеличивается скорость работы. Валики шва получаются аккуратными и чистыми.

Сварка в газовой среде используется на промышленных предприятиях для массового производства деталей и изготовления единичных заказов. Она может выполняться ручным, автоматическим и полуавтоматическим способами.

svarkaved.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector