Зварювання в захисному газі: режими, технологія, застосування, гост

Технології реалізації зварювальних операцій стосовно до металевих заготівлях сьогодні дозволяють домагатися високого рівня організації процесу з точки зору безпеки, ергономіки і функціональності. Про це свідчить поширення напівавтоматичного і роботизованого обладнання для виконання основних технологічних дій при термічному з`єднанні деталей. Паралельно з цим зростають і вимоги до якості швів. На цьому напрямку найбільших успіхів дозволяє домагатися зварювання в захисному газі, що передбачає можливість ізоляції робочої зони від негативних впливів атмосферного повітря.

Суть технології

Зварювальний процес в захисному газовому середовищі є похідною від об`єднання декількох методів термічного впливу на метали з можливістю структурного з`єднання заготовок. В першу чергу цей метод базується на дуговому способі зварювання, який сам по собі дає оптимальні можливості управління електродами і поверхнями цільових деталей з конструкціями. У такому форматі користувач може займати будь-які просторові положення, використовуючи мобільне і компактне обладнання. Все це стосується організаційної ергономіки робочого заходу, а суть електрохімічних процесів зварювання в захисному газі розкривається специфікою середовища, в якій виконується операція. Для початку треба підкреслити значимість захисту зварювальної ванни від негативного впливу атмосферного повітря. Прямий контакт розплаву заготовки з киснем призводить до утворення шлаку на поверхні, окислення покриття і неконтрольованого легування структури металу. Відповідно, для виключення подібних впливів використовуються спеціальні ізолятори-обмазки, Сипучі матеріали на зразок флюсу і газ, який вводиться в робочу зону спеціальним обладнанням. Останній спосіб захисту і обумовлює особливості розглянутого методу зварювального виробництва.

Загальні правила зварювання по ГОСТу 14771-76

Відповідно до зазначеного ГОСТу, даним методом зварювання можна виконувати односторонні і двосторонні шви, використовуючи Стикові, кутові, таврові і нахлестние з`єднання. Що стосується основних параметрів процесу, то до них відносяться наступні:

• Товщина деталей-діапазон від 0,5 до 120 мм.
• Допустима похибка при зварюванні деталей товщиною від 12 мм – від 2 до 5 мм.
• Нахил поверхні шва допускається тільки в разі забезпечення плавного переходу від однієї заготовки до іншої.
• При зварюванні деталей з істотною різницею в показниках товщини попередньо виконується скіс у напрямку від більшої заготовки до малої.
• Увігнутості і опуклості кутових швів згідно допускам ГОСТу 14771-76 повинні становити не більше 30% від катета формованого кута, але при цьому укладатися в 3 мм.
• Величина допустимого зміщення кромок перед зварюванням по відношенню один до одного залежить від товщини деталей. Наприклад, у випадку з елементами товщиною до 4 мм цей показник становить близько 0,8-1 мм, а якщо мова йде про 100-міліметрових заготовках, то дистанція зміщення повинна буде укладатися в 6 мм.

Застосовувані гази для зварювання

З точки зору зварювання все газові середовища поділяються на інертні і активні. Оскільки основне завдання газової суміші полягає в ізоляційної функції, то найбільш цінними вважаються середовища, які ніяк не впливають на оброблюваний метал. До таких сумішей відносяться інертні одноатомні речовини на зразок гелію і аргону. Хоча, відповідно до ГОСТу, зварювання в захисних газах повинна проводитися в вуглекислотної середовищі, причому допускаються і комбінації з кисневими сумішами. Що ж стосується активних газів, то вони можуть впливати на метал як в розплавленому, так і в твердому стані. Наявність газів в молекулярній структурі металу в цілому вважається небажаним, але бувають і виключення, обумовлені специфікою таких поєднань в різних умовах.

Характер впливу газового середовища на метал

Відразу варто підкреслити саме негативні впливи газу при дугового зварювання на заготовки. При охолодженні і сильному нагріванні розчиняються в молекулярній структурі газові речовини можуть стати причиною утворення пір, що логічно знижує міцнісні якості виробу. З іншого боку, атоми водню та кисню можуть бути корисними у майбутніх технологічних операціях, пов`язаних з легуванням. І це не кажучи вже про користь активного захисного газу в зварюванні аустенітних сплавів і сталей, які складно піддавати розплаву, якщо використовуються інертні ізолюючі суміші. В результаті проблема технологів полягає скоріше не у виборі підходящої газової суміші, а в створенні умов, які могли бути мінімізувати шкідливий вплив активного газу на зварювальну ванну і в той же час зберегти позитивні ефекти розчинності.

Техніка виконання зварювального процесу

До зварюваної деталі і електроду підводиться джерело електричного струму, який в подальшому буде використовуватися для створення і підтримки зварювальної дуги. З моменту розпалювання дуги оператор повинен витримувати оптимальну дистанцію між електродом і утвореної зварювальної ванною, враховуючи температурні показники і площа охоплення термічного впливу. Паралельно в робочу зону подається газ за допомогою пальника від підключеного балона. Навколо дуги утворюється газова ізоляція. Інтенсивність утворення шва буде залежати від конфігурації розташування крайок і товщини виробів. Як правило, частка основного металу в структурі шва, який утворюється при зварюванні в захисному газі, становить 15-35 %. Глибина робочої зони при цьому може досягати 7 мм, а показники її довжини і ширини - від 10 до 30 мм.

Основне обладнання для зварювання в газовому середовищі

Набір апаратів для такого роду операцій залежить від режимів і формату виробництва зварювання. Безпосередньо технічну базу формують Напівавтомати, підвісні зварювальні головки, Джерела живлення, Випрямлячі і комплексні автоматичні модулі з власниками електродів, які максимально позбавляють оператора від виконання типових маніпуляцій. Акцент сьогодні робиться на механізоване зварювання в захисному газі, інфраструктура якої також утворюється газовою магістраллю, пальниками, пристосуваннями для зручного розміщення обладнання в різних положеннях і т. д. На великих виробництвах організовуються спеціальні пости з необхідним набором технічних засобів для зварювання. І навпаки, оптимізований формат виконання таких завдань в домашніх умовах вимагає використання всього лише компактного інвертора з перетворювачами і газовим балоном з регулюючої подачу оснащенням.

Допоміжне обладнання

Додаткові технічні засоби і пристосування переважно виконують комунікацію між основним обладнанням, а також дозволяють вирішувати другорядні завдання, не пов`язані безпосередньо зі зварюванням. До таких пристроїв відносяться:

• Інфраструктура газового балона, в яку входять змійовики, редуктори, Підігрівачі, кожух і т. д.
• Зачисний інструмент і сепаратори, призначені для видалення продуктів згоряння в робочій зоні. Особливо це стосується операцій зварювання в захисних газах неплавким електродом, розплав якого не входить безпосередньо в структуру виробу. І в процесі операції, і після неї може знадобитися зашкуріваніе шва.
• Осушувач. Усуває і регулює вологість, яка міститься у вуглекислому газі. Свого роду вологопоглинач, що працює при високих або низьких тисках.
• Фільтраційні пристрої. Очищають потоки газу від небажаних твердих частинок, також забезпечуючи чистоту зварного шва.
• Вимірювальне обладнання. Зазвичай використовують манометри для відстеження показників того ж тиску і витратоміри газу.

Режими зварювання і їх параметри

Підходи до організації зварювального процесу в даному випадку розрізняються за кількома критеріями, в результаті дозволяє говорити про виділення різних режимів роботи. Наприклад, способи розрізняються за принципом технічного виконання завдання-ручні, напівавтоматичні і автоматичні. У більш детальному розрахунку режимів зварювання в захисних газах беруться до уваги наступні параметри:

• Сила струму-діапазон від 30 до 550 А. Як правило, більшість типових операцій вимагають підключення джерел на 80-120 А.
• Товщина електрода - від 4 до 12 мм.
• Напруга - від 20 до 100 Вт в середньому.
• Швидкість зварювання - від 30 до 60 м / год.
• Витрата газової суміші - від 7 до 12 л / хв.

Вибір конкретних показників багато в чому залежить від типу металу, товщини заготовки, умов проведення операції і вимог до формованого з`єднання.

Ручне зварювання

Ключову роль в процесі відіграють навички оператора і характеристики електрода. Зварювальник практично весь процес тримає під своїм контролем, орієнтуючи дугу щодо робочої поверхні і відстежуючи параметри подачі газової суміші від балона. У плані робочих показників на перший план вийде щільність і сила струму, а також довжина зварювального шляху. При ручному зварюванні в захисному газі найчастіше виконується кілька проходів, особливо якщо обробляється товста заготовка. В інших випадках збільшення кількості проходів пов`язано з необхідністю корекції шва, зміни його довжини і характеристик наплавлення.

Напівавтоматичне зварювання

Сьогодні це найбільш популярний режим зварювального виробництва в захисному середовищі. Головною відмінністю цього способу від ручного є наявність елементів механізації з випрямлячами і можливістю автоматичної подачі дроту зі спеціальної котушки. При напівавтоматичного зварювання в захисному газі оператору не потрібно перериватися на заміну витратних матеріалів, проте техніка взаємодії дуги з поверхнею заготовки все так же залежить від користувача. Оператор відстежує процес формування зварювального з`єднання, коригуючи параметри струму, змінюючи кут нахилу і т. д.

Автоматичне зварювання

Повністю механізований процес зварювання, при якому користувач може лише побічно впливати на Параметри подачі витратних матеріалів, газової суміші і порошкового флюсу. Технічно операція забезпечується багатофункціональними станціями і платформами з роботизованою апаратурою. На вузькоспеціалізованих сучасних виробництвах для автоматичної зварювання в захисному газі використовується так званий трактор, в конструкції якого передбачені всі необхідні функціональні вузли. Це мобільний автомат, що переміщається в процесі виконання зварювання по лінії утворення шва і разом з цим направляє захисні суміші в зварювальну зону. Обов`язковим компонентом таких модулів є блок управління, в який спочатку закладається набір алгоритмів з діями для кожного виконавчого органу.

Укладення

Застосування методів захисту зварювальної ванни від кисню дозволяє якщо не усувати повністю, то мінімізувати характерні дефекти при формуванні шва. Це стосується непроварів, тріщин, пропалів, напливів та інших вад, які можуть виникати через контакт розплавленої поверхні заготовки з відкритим повітрям. До переваг зварювання в захисних газах перед технікою застосування флюсу можна віднести і відсутність необхідності видалення шламу в робочій зоні. При цьому зберігаються і інші позитивні якості процесу на зразок можливості візуального спостереження за якістю утвореного з`єднання. Якщо ж говорити про недоліки методу, то його негативні фактори полягають в теплової та світлової радіації дуги, що вимагає забезпечення спеціальних заходів щодо індивідуального захисту зварника.