Вопрос-ответ
При сварке плавлением металл нагревают до жидкого состояния (расплавления), причём кромки соединяемых деталей расплавляются одновременно, образуя общую ванну жидкого металла. При кристаллизации (затвердевании) расплавленный металл сварочной ванны образует прочное соединение, имеющее литую структуру.
По виду источника энергии, используемой для нагрева, сварку плавлением можно разделить на электрическую и газовую. При газовой сварке используется энергия горения в кислородной атмосфере горючих газов - ацетилена, газов-заменителей (пропана, метана, водорода и т.д.) и паров горючих жидкостей (бензина, керосина). Электрическая сварка плавлением делится на дуговую, электрошлаковую и плазменную. Электродуговая сварка плавлением является наиболее часто применяемым видом сварки, поэтому рассмотрим его подробнее.
Электродуговую сварку можно классифицировать следующим образом:
1. По роду тока сварки - сварка на переменном и постоянном токе.
2. По виду полярности тока сварки (при сварке на постоянном токе) - сварка на прямой ("минус" на свариваемой детали) и обратной ("минус" на электроде) полярности.
3. По типу используемых электродов - плавящимися металлическими и неплавящимися (вольфрамовыми или угольными) электродами.
4. По способу защиты зоны сварки - штучными плавящимися электродами с покрытием (защита парами минеральных покрытий электродов), под флюсом, в среде защитных газов (инертных или активных), самозащитными порошковыми проволоками.
5. По степени механизации - ручная, механизированная (полуавтоматическая), автоматическая.
В технической литературе часто встречаются общепризнанные аббревиатуры, обозначающие различные способы сварки. Приведём некоторые из них:
MMA (Manual Metal Arc) - ручная дуговая сварка штучными металлическими плавящимися электродами с покрытием;
MIG/MAG (Mechanical Inert/Active Gas) - механизированная (полуавтоматическая) сварка в среде защитных газов (инертных или активных);
TIG (Tungsten Inert Gas) - сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом в среде инертных защитных газов, например, так называемая аргоно-дуговая сварка.
FCAW - полуавтоматическая сварка газозащитной или самозащитной порошковой проволокой
Основными элементами любой сварочной установки являются: источник питания (далее - ИП); исполнительный механизм; соединительные элементы (шланги, кабели); вспомогательные элементы (баллоны, приспособления, оснастка и т.д.). В зависимости от выбранного вида сварки различают следующие виды сварочного оборудования:
1. Для ручной дуговой сварки штучными покрытыми электродами (метод ММА): трансформаторы; выпрямители; генераторы; инверторы.
Трансформаторы предназначены для сварки на переменном токе, выпрямители, генераторы и инверторы - для сварки на постоянном токе.
2. Для ручной дуговой сварки неплавящимся (вольфрамовым) электродом в среде инертных защитных газов (метод TIG) - специализированные сварочные установки переменного и/или постоянного тока.
3. Для полуавтоматической сварки металлической проволокой в среде защитных газов (метод MIG/MAG) - сварочные полуавтоматы, состоящие из источника питания (встроенного или автономного), блока управления, подающего механизма и специальной сварочной горелки.
4. Для автоматической сварки металлической проволокой в среде защитных газов или под флюсом - сварочные автоматы (самоходные тракторного типа, подвесные или планетарные головки).
Важным условием получения сварного шва высокого качества является устойчивость процесса сварки. Для этого источники питания дуги должны обеспечивать возбуждение и стабильное горение дуги. В свою очередь для обеспечения стабильного и устойчивого горения дуги, к источникам питания предъявляются следующие требования:
• напряжение холостого хода должно быть достаточным для легкого возбуждения дуги и в тоже время не должно превышать нормы безопасности. Для источников постоянного тока максимально допустимое значение установленно 90В.
• напряжение устойчивого горения дуги должно быстро устанавливаться и изменяться в зависимости от длины дуги. С увеличением длины дуги напряжение должно быстро возрастать, а с уменьшением - быстро падать. Время восстановления рабочего напряжение от 0 до 30В после каждого короткого замыкания ( при капельном переносе) должно быть менее 0,05с.
• ток короткого замыкания не должен превышать сварочный ток более чем на 40...50%. Это условие необходимо для предохранения обмоток истоника питания от перегрева и повреждения.
• мощность источника тока должна быть достаточной для выполнения сварочных работ
При сварке плавящимся электродом (MMA) теплота, необходимая для расплавления основного металла и электродного стержня, образуется в результате горения электрической (сварочной) дуги, обладающей высокой температурой (до 4000-6000 °С). Расплавленные основной и электродный металлы перемешиваются в сварочной панне и по мере продвижения дуги быстро затвердевают, образуя сварной шов. Электродное покрытие, нанесенное на металлический стержень электрода, состоит из различных компонентов, которые при расплавлении создают шлаковую и газовую защиту сварочной ванны от вредного влияния кислорода и азота воздуха.
Плюсы и минусы метода MMA :
+ Высокая экономичность
+ Сварка в любой плоскости
+ Отсутствие газовых баллонов
- Небольшая производительность
- Необходимости удаления шлака с деталей
При сварке неплавящимся электродом (TIG) электрическая дуга горит между вольфрамовым (неплавящимся) электродом и основным металлом. Сварочная ванна защищается от окисления инертным защитным газом (аргоном, гелием), который оттесняет воздух от места сварки. Для заполнения шва в сварочную ванну вводится присадочный материал. Сварка может производиться ручным, механизированным и автоматическим способами. Этот метод широко применяют при сварке высоколегированных сталей, цветных металлов и их сплавов, а также активных и редких металлов.
Плюсы и минусы метода TIG
+ Аккуратный сварной шов
+ Отсутствие брызг
+ Сварка деталей малой толщины
+ Лучше управление параматрами дуги
- Большие требования к опыту оператора
- Низкая производительность
- Наличие газового баллона
Аргон - одноатомный инертный газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха. Получают аргон из воздуха, где его содержится 0.935% (по объему). Аргон поставляется по ГОСТ 10157-79 двух сортов: высшего и первого. Высший сорт содержит 99.992% аргона, не более 0.006% азота и не более 0.0007% кислорода. Первый сорт содержит 99.987% аргона, до 0.01% азота и не более 0.002% кислорода. Аргон поставляется и транспортируется для использования в газообразном виде в баллонах типа А (ГОСТ 949-73) под давлением 15 МПа. Аргон не вступает во взаимодействие с расплавленным металлом сварочной ванны и предохраняет его от воздействия кислорода и азота воздуха. Применяется при сварке ответственных сварных швов и при сварке высоколегированных сталей, титана, алюминия, магния и их сплавов.
Гелий - одноатомный инертный газ без цвета и запаха. Газообразный гелий производиться по ГОСТ 20461-75 двух сортов: высокой чистоты (99.985%) и технический (99.8%)ю Гелий поставляется и транспортируется в баллонах типа А при максимальном давлении 15 МПа. Гелий применяется крайне редко, ввиду того, что считается дефицитным и дорогим газом.
Углекислый газ не имеет цвета и запаха. Получают его из газообразных продуктов сгорания антрацита или кокса, при обжиге известняка и т.д. Поставляется в сжиженном состоянии в баллонах типа А вместимостью 40л при максимальном давлении 20МПа. Сварочная углекислота выпускается двух сортов : высшего - чистотой 99.8% и первого - чистотой 99.5%. Углекислый газ, подаваемый в зону дуги, не явлется нейтральным, т.к. под действием высокой температуры он диссоциирует на оксид углерода и свободный кислород.
|
