Автоматическая сварка в среде защитных газов оборудование

Электродуговая сварка в среде защитных газов находит все более широкое применение в промышленности.

В последние годы ленинградскими новаторами-сварщиками разработано множество конструкций оборудования, сварочных горелок и приспособлений, обеспечивающих повышение производительности и качества сварки, снижение расходов дефицитного вольфрама, экономию защитного газа и улучшение условий труда.

Ниже приводятся наиболее интересные разработки, внедренные в производство. Оборудование Новаторами завода «Электрик» предложен ряд полуавтоматов, собираемых из унифицированных узлов. Один из полуавтоматов приведен ниже.

Сварочный полуавтомат ПДГ-502 (рис. 25), разработанный новаторами С. А. Голубьевой и А. А.

Ляховым, предназначен для сварки деталей в среде углекислого газа стальным плавящимся электродом при различных пространственных положениях свариваемого стыка. Полуавтомат состоит из Сварочного выпрямителя ВДУ-504-1, пульта управления, подающего механизма, газовой аппаратуры и сварочных горелок.

Полуавтомат надежен в работе и позволяет осуществлять сварку с высокой производительностью. Техническая характеристика Номинальное напряжение питающей сети, В . 220 и 380 Номинальный сварочный ток при ПВ 60%, А . 500 Пределы регулирования сварочного тока, А 100—500 Скорость подачи электродной проволоки, м/ч 120—1200 Диаметр электродной проволоки, мм … . 1,2—2 Расход защитного газа, л/ч……… 600—1500 Расход охлаждающей воды, л/ч……. 100—200 Масса, кг: сварочной горелки на 500 А…… 1,2 сварочной горелки на 315 А……: 0,8 подающего механизма……… 13 пульта управления………..1 Годовой экономический эффект от внедрения полуавтомата составляет 2,2 тыс. рублей.

Тиристорный инвертор «Импульс-3А» для сварки алюминия и его сплавов.

Аргоно-дуговая сварка алюминия и его сплавов неплавящимся (вольфрамовым) электродом обычно осуществляется с помощью промышленных установок на переменном токе с частотой 50 Гц, при котором в процессе сварки при обратной полярности (минус на основном металле и плюс на электроде) происходит разрушение окисной пленки.

В процессе сварки применяют специальные устройства— осцилляторы или генераторы синхронных импульсов со сложной электрической схемой, обеспечивающие повторное зажигание дуги при переходе тока и напряжения через ноль.

Тиристорный инвертор «Импульс-ЗА», разработан ный новатором Н. Т. Мельниченко, устраняет подо статки существующих установок. Особенностью данного инвертора является то, что он преобразует постоянный сварочный ток в переменный с импульсами прямоугольной формы.

Этим достигается высокая стабильность горения дуги, так как время перехода тока и напряжения через ноль в инверторе соизмеримо с временем деионизации заряженных частиц в столбе дуги.

Стабилизации дуги способствует форсирующий импульс от перезарядки коммутирующей емкости, который находится в начале каждого полупериода.

Рис. 25. Сварочный полуавтомат ПДГ-502.

Рис. 26. Электрическая схема тиристорного инвертора. При отсутствии дуги напряжение форсирующих импульсов равно 100— 150 В, что облегчает также зажигание дуги. Инвертор обеспечивает раздельное регулирование длительности и амплитуды полупериодов обеих полярностей. При сварке металла большой толщины (до 20 мм) относительное содержание в металле шва окисных пленок невелико, поэтому длительность и амплитуду тока прямой полярности увеличивают. Если же необходимо сваривать тонкий металл, то увеличивают длительность полупериода обратной полярности. Регулированием амплитуды тока обратной полярности достигается уменьшение степени плавления вольфрамового электрода.

Тиристорный инвертор, электрическая схема которого показана на рис. 26, состоит из трех блоков: силового (СБ), защиты (БЗ) и управления (БУ).

Силовой блок включает в себя инвертор на четырех тиристорах (Т1—Т4), систему охлаждения и пуска. Питание инвертор получает от сварочного генератора постоянного тока.

Принцип работы инвертора построен на одновременном попарном включении тиристоров Т1 и Т4 или Т2 и ТЗ. Гашение токопроводящих тиристоров производится при помощи батареи конденсаторов (С=160Х Х9 мкФ), включающейся навстречу проводящим тиристорам. Емкость способствует также ускоренному переходу сварочного тока через ноль. Блок защиты предохраняет тиристоры от перегрузки. Это достигается тем, что БЗ контролирует импульсы тока перезаряда коммутирующей емкости и отключает цепь возбуждения сварочного агрегата при их прекращении. Блок БУ осуществляет поочередное открытие и закрытие тиристоров Т1, Т4 и Т2, ТЗ с регулируемой частотой переключения и длительностью включенного состояния. Схема БУ представляет собой генератор импульсов на тиристорах и динисторах. Раздельное регулирование амплитуд импульсов прямой и обратной полярности достигается при помощи балластных реостатов тип РБ300, при этом силу сварочного тока рекомендуется регулировать, не снижая напряжения генератора. Для регулировки режима,- при котором происходит хорошее разрушение окисной пленки и предотвращается плавление электрода, на передней панели предусмотрена ручка «Баланс». Регулирование частоты изменения полярности типа сварочной дуги производится ручкой «Частота». Техническая характеристика Ток коммутации, А……… . 250 Регулируемая частота, Гц…………7—24 Длительность переключения полярности, мкс…0,5 Потребляемая мощность, кВт……….0,5 Габаритные размеры, мм…….. 300×6^0x430 Масса, кг……………………….40

Тиристорный инвертор «Импульс-ЗА» может быть эффективно использован также при сварке черных металлов, особенно для получения вертикальных и потолочных швов.

Передвижная установка УРС-62А для сварки алюминия. Сварка алюминиевых конструкций в полевых условиях требует применения простых и надежных в эксплуатации установок. Этими качествами обладает передвижная установка УРС-62А, автором которой является Н. Т. Мельниченко.

• 
• 
• В сварочной лаборатории треста «Союзпромбуммонтаж» разработаны и внедрены модернизированные электрические схемы промышленных сварочных выпрямителей ВД-301, ВКС-500, ВДУ-504 и ВД-502, а также сварочных преобразователей ПСО-500, ПСУ500 и ПСО-ЗОО для сварки труб и других изделий из титана.
• 
• 
• 
• Автор — svarka

Рис. 27. Принципиальная электрическая схема передвижной установки УРС-62А. Установка выполнена в виде одноосного автоприцепа с подрессоренной рамой. На раме размещено сварочное оборудование: электроприборы, система охлаждения горелки, газовая система и приборы контроля. Имеются отсеки для хранения ацетона, проволоки, вольфрама, едкого натра, азотной кислоты и т. п. Сварочный и управляющий кабели вместе с газовым шлангом находятся на кронштейнах в специальном отсеке. Принципиальная электрическая схема установки показана на рис. 27. Установка питается от сети переменного тока 380 В и включается установочным автоматом В1 типа АЗ 124, имеющим тепловую защиту. В установке использованы сварочный трансформатор типа СТЭ-34 без регулятора тока, балластный реостат РБ-300, осциллятор типа ОСПЗ'2М и приборы управления и контроля. Особенностью установки является то, что осциллятор размещен в специальном переносном ящике на расстоянии 1,5—2 м от аргоно-дуговой горелки. Это дало возможность увеличить длину сварочных проводов до 40 м без потери характеристики осциллятора, что особенно важно в полевых условиях монтажа. Рис. 28. Схема модернизации электрических цепей выпрямителей ВД-301 и ВКС-500. В установке применена горелка АР~9, в которой металлическое сопло заменено керамическим, снят газовый клапан и установлен тумблер В6 дистанционного управления. При включении тумблера В6 срабатывает реле РП, питающееся напряжением 46 В от маломощного трансформатора 777, и через пускатель ПМ включаются сварочный трансформатор ТС, осциллятор и. электрогазовый клапан ЭГК, расположенный в системе подачи защитного газа. Эта система включает в себя баллон с аргоном, редуктор, клапан ЭГК, ротаметр, ресивер емкостью 2 л, регулировочный вентиль и резиновые шланги. Система обеспечивает поступление аргона в горелку в зависимости от длины шланга в течение 8—15 с. С целью сокращения времени поступления газа в зону сварки тем же автором разработана новая конструкция горелки (см. рис. 38). Модернизация источников постоянного тока при сварке титана. Чтобы обеспечить надежную защиту сварных швов от окисления при сварке титана, необходимо после отключения горения дуги еще некоторое время подавать защитный газ в зону нагретого шва. Это можно осуществить в том случае, если гашение дуги производить не отрывом электрода, а отключением тока с помощью контакторов. Однако такими контакторами снабжены лишь специальные посты для сварки титана типа ПРС-ЗМ. Модернизация электрической схемы для выпрямителей ВД-301 и ВКС-500 показана на рис. 28 (пунктирные линии); присоединительные концы для схемы выпрямителя ВД-301 указаны в скобках. При модернизации изолируют подвижные элементы контакторов ветрового реле Р2 (РКВ), а неподвижные элементы ветрового реле 19 (24) и В22 (29) выводят на нормально разомкнутые контакты дополнительного реле 1Р на напряжение 36 В. Реле запитывают от дополнительно встроенного трансформатора ТР напряжением 380/36 В мощностью 0,26 кВт. Цепь вторичной обмотки трансформатора и реле Р замкнуты через микровыключатель MB. Работа электрической схемы происходит следующим образом. При замыкании кнопки микровыключателя MB замыкаются цепь катушки реле Р и нормально разомкнутые контактные реле 1Р, при этом запитывается катушка пускателя Р1, благодаря чему происходит замыкание силовых контактов контактора 1Р, и в сварочной цепи выпрямителя появляется напряжение, необходимое для возбуждения сварочной дуги. Так как кнопка микровыключателя MB размещена на рукоятке сварочной горелки, то при ее размыкании происходит отключение электрической цепи возбуждения сварочной дуги и прекращение ее горения,, без отрыва электрода от изделия. Рис. 30. Схема модернизации электрической цепи выпрямителя ВД-502. Модернизация электрической схемы сварочного выпрямителя ВДУ-504 показана на рис. 29. В схеме контактные клеммы 95 и 96 кнопки включения КиП2 выпрямителя, расположенные на пульте управления, выведены на микровыключатель MB, а контакты блокировочного устройства заизолированы. При замыкании и размыкании кнопки микровыключателя МБ происходит включение и отключение электрической цепи возбуждения сварочной дуги при постоянно работающем вентиляторе. В электрической схеме выпрямителя ВД-502 (рис. 30) концы тумблера ВЗ выведены на микровыключатель MB, которым и производится управление работой выпрямителя при выключенном ВЗ. Вентилятор, как и в ранее описанных устройствах, работает независимо от положения кнопки MB. Рис 31. Схема модернизации электрической цепи сварочных преобразователей ПС0500, ПСУ-500 и ПСУ-30. Схема подключения преобразователей ПС0500, ПСУ-500 и ПСУ-300 при использовании их при сварке титана показана на рис. 31. Отключение и включение напряжения в сварочной цепи достигается за счет отсоединения провода от подвижного контакта реостата обмотки возбуждения. Для этого к одной клемме микровыключателя MB на сварочной горелке присоединен провод обмотки возбуждения, а к другой — провод к реостату, при этом независимо от положения кнопки микровыключателя вращение системы двигатель — генератор происходит непрерывно и прекращается только после отключения пакетного выключателя.

Автоматическая сварка в среде защитных газов

Упрощение технологии сваривания, которое не ведет к ухудшению качества, помогает сделать данный вид соединения металла еще более востребованным.

Автоматическая сварка в среде защитных газов на данный момент является одним из основных вариантов серийного производства сварных изделий.

Это вполне оправдано теми факторами, что автоматика позволяет достичь высокой производительности, скорости создания деталей и достойного качества.

В то же время сама технология применения защитных газов становится гарантией качества, так как именно данный метод считается одним из самых надежных. Хотя себестоимость применения газовой защиты выше, чем у ручной дуговой сварки, она дает более надежное соединение. Особенно это проявляется во время работы с тонкими листами, цветными металлами и сложно свариваемыми сплавами.

Автоматическая сварка в среде защитных газов

Правильная настройка параметров автомата дает возможно исключить появление дефектов из-за человеческой неаккуратности. После подбора параметров, техника будет проводить сварку одинаково во всех случаях, что и требуется для серийного производства.

Область применения

Автоматическая сварка в СО2 больших толщин, а также прочие ее разновидности используются преимущественно в промышленности. Для частного применения такие параметры оказываются невостребованными. Для серийного производства это незаменимая вещь, но для изготовления 1-2 деталей лучше воспользоваться обыкновенным ручным методом. Ремонт также невозможно привести с помощью этой технологии.

Цеха по производству металлоконструкций, предприятия занимающиеся выпуском металлических изделий и прочие сферы, основанные на серийном производстве, обязательно используют такую технику.

Даже сложность работы с газом не останавливает ее развитие.

Ведь здесь все сводится к подготовительным работам, которые должны выполняться на высоком уровне, благодаря чему и обеспечивается одинаковое качество для каждого изделия в партии.

Преимущества

Данная технология не зря получила широкое распространение в промышленности, так как она обладает рядом преимуществ:

• Высокая производительность процесса сварки, если речь идет о серийном производстве;
• Все делается одинаково по заданным настройкам, так что нет негативного человеческого фактора;
• Швы обладают высоким качеством, так как газ дает отличную защиту;
• Можно соединять сложно свариваемые, и даже разнородные металлы;
• Для обслуживания автомата не требуется большого количества людей.

  Лазерная сварка ювелирных изделий

Недостатки

В качестве недостатков стоит отметить следующие факторы:

• При ошибке в параметрах, брак распространится на всю серию изделий;
• Техника имеет ограниченный предел настроек, так что не все параметры можно подобрать;
• Стоимость оборудования делает данную технику недоступной для многих людей;
• Нет возможности создать шов в любом положении и с любыми параметрами, так как для этого система может не обладать достаточными параметрами, тогда как вручную это сделать намного проще.

Принцип работы и технология механизированной сварки

Автоматическая сварка в защитных газах проводится с использованием сварочной проволоки или электродов без покрытия использует два основных принципа действия.

От электросварки здесь взято разогревание металла до состояния плавления при помощи электрической дуги. Для этого могут использоваться как плавкие, так и неплавкие электроды. Отсутствие покрытия компенсируется газовой оболочкой.

Сам принцип сваривания практически не отличается от того, что используется в ручной сварке защитными газами.

Автоматическая сварка в защитных газах

Главным отличием является то, что установка обладает системой управления, которая помогает проводить все процедуры без участия человека. В ней имеется ряд параметров, которые нужно выставлять для создания соответствующего режима, а затем включается все на поток. Настройка является одним из самых сложных процессов, в данном деле.

«Важно!

Тут нужно четко придерживаться технологии, так как малейший недочет может привести к браку всей партии.»

 

Используемые защитные газы

В данной сфере может использоваться несколько разновидностей защитных газов, у каждого из которых есть свои свойства и особенности. Среди основных газов следует выделить такие:

• Аргон – создает высокий уровень защиты, но вреден для здоровья человека, а также обладает высокой стоимостью;
• Гелий – редко используется, но хорошо подходит для изделий с большой толщиной проварки;
• Углекислый газ – относительно дешевый и безопасный вариант, но годен преимущественно для углеродистых сталей средней толщины;
• Водород – данный вид газа не часто встречается в сварке, но для особых случаев его все же применяют.

Сварочные материалы и оборудования

В качестве основных сварочных материалов и используемого оборудования применяются следующие вещи:

• Сварочная проволока или электрод без покрытия;
• Неплавкий электрод;
• Горелка;
• Защитный газ;
• Автоматическая система для подачи заготовок и управления сварочными инструментами;
• Сварочная маска.

Оборудование для автоматической сварки в среде защитных газов

Техника безопасности

Чтобы процесс проходил максимально безопасно, необходимо проверить целостность шлангов, соединяющих горелку и источники газа.

Также нужно проверить, чтобы ничего не травило, так как в ином случае будет опасность взрыва.

Все настройки, ремонтные работы и прочие манипуляции проводятся только тогда, когда аппаратура отключена от сети. Во время процесса сварки запрещается вмешиваться в него.

Заключение

Автоматическая сварка выводится в особый разряд, так как эта технология стоит обособленно. Здесь не применяется человеческий труд непосредственно, так как основные манипуляции отводятся машине.

Человеку нужно только следить за всем происходящим и задавать настройки.

В то же время это повышает ответственность, так как по невнимательности можно создать такую ситуацию, когда вся партия изделий окажется непригодной для использования из-за имеющихся дефектов. В остальном это очень эффективный процесс.

Автоматическая и механизированная сварка в среде защитных газов: способы, технологические особенности, оборудование

Расплавленный высокотемпературный металл в сварочной ванне активно взаимодействует с газами из окружающей среды. В результате нежелательных химических реакций образуются:

• оксиды (взаимодействие с кислородом). Снижают прочностные характеристики, жаропрочность и коррозионную стойкость соединений;
• нитриды (соединения с атомами азота). Способствуют увеличению хрупкости и старению металла;
• гидриды (реакция с молекулами водорода). Образуют мелкие поры, микротрещины.

Газы защитные против атмосферных

Один из способов решения этих проблем — создание искусственной прослойки в виде защитных газов между жидким металлом в сварном шве и окружающим воздухом.

Инертные или активные газы через сварочные горелки плотной струей под давлением подают в зону сварного соединения.

Они создают благоприятную среду для устойчивого горения электрической дуги и протекания под ее воздействием качественных металлургических процессов.

Невидимые защитники

Для этих целей ГОСТом 19521-74 предусмотрено применение:

1. Углекислого газа (двуокиси углерода) СО2 .
2. Аргона.
3. Гелия.
4. Азота.
5. Водорода.
6. Смеси газов.

Двуокись углерода

Газ СО2 (ГОСТ 8050-85) получил наибольшее распространение из-за невысокой стоимости (выделяется как побочный продукт при коксовании углей, обжиге известняка). Является активным. Оттесняя от сварочной ванны вредные газы из окружающей среды, сам способен вступить в химическую реакцию с металлом шва.

При высоких температурах в зоне дуги распадается на окись углерода и свободный кислород. Его нейтрализуют, используя сварочную проволоку или присадочный материал с повышенным содержанием марганца и кремния (ГОСТы 2246-70, 10543-98). Окислы этих элементов выходят на поверхность сплава в виде шлаков.

Сварку в среде углекислого газа применяют для соединения деталей из низколегированных и углеродистых сталей.

Аргон и гелий

Аргон (ГОСТ 10157-79) и гелий (ГОСТ 20461-75) — инертные газы. Они не взаимодействуют с жидким металлом в сварочной ванне.

Аргон, являясь более тяжелым по отношению к воздуху, создает плотную защиту от азота и кислорода из окружающей среды. Используется для получения высококачественных сварных швов углеродистых и высоколегированных сталей, а также для сварки цветных металлов и их сплавов.

Гелий применяется в тех же целях, что и аргон, но значительно реже из-за его высокой стоимости. Чаще используют в виде смеси с аргоном.

Азот и водород

Активные газы азот (ГОСТ 9293-74) и водород (ГОСТ 3022-70) применяются в высокотемпературных процессах с металлами, не вступающими с ними во взаимодействие.

Способы газоэлектрической сварки

Способы сварки в среде защитных газов определены ГОСТом 14771-76:

• неплавящимися электродами без присадочного (ИН) и с присадочным металлом (ИНп) в инертных газах;
• плавящимися электродами в СО2 (УП) и инертных газах (ИП).

Неплавящиеся электроды:

1. Металлические.
2. Неметаллические.

Металлические — вольфрамовые (ГОСТ 23949-80). Используют для сварки сталей и цветных металлов на постоянном, переменном или импульсном (пульсирующим по заданной программе) токе.

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Сварку с применением этих электродов называют TIG (английский) или WIG (немецкий вариант).

Неметаллические — угольные и графитовые. Применяют в основном для сварки меди, латуни, бронзы и чугуна.

Примерная стоимость угольных электродов на Яндекс.маркет

Плавящиеся электроды:

• проволочные (сплошные и порошковые);
• ленточные (сплошные и порошковые).

Если при сварке неплавящимися электродами для заполнения шва металлом в основном используют присадочный материал, то в случае плавящихся — присадкой служат сами электроды.

Содержание химических элементов в материале электрода и порошкового наполнения подбирают в соответствии с составом свариваемых деталей.

Плавящаяся стальная проволока для сварки в защитных газах (ГОСТ 2246-70) предназначена для работы с углеродистыми и низколегированными сталями. Проволочные электроды из цветных металлов (титана, меди, алюминия и сплавов на их основе), как более дорогие, используют, согласно технологическим картам для соединений аналогичных цветных металлов и их производных.

Технологические особенности и оборудование

Сварочные работы в среде защитных газов производятся:

Газоэлектрическую сварку в среде СО2 осуществляют плавящимся электродом. Преимущественно — на постоянном токе (до 500А) с подключением электрода к плюсу, а свариваемых деталей — к минусу. Требования к источникам питания регламентирует ГОСТ 25616-83.

• Сварка в среде аргона производится неплавящимися и плавящимися электродами как на постоянном, так и на переменном токе.
• Для плавящихся электродов на постоянном токе, как и в предыдущем случае, используют обратную полярность.

При постоянном токе с вольфрамовым электродом на него подают минус, на детали — плюс. Применение прямой полярности позволяет поддерживать устойчивое горение дуги. Использование переменного тока для этой цели требует наличия стабилизаторов напряжения.

Помимо источника питания, в состав оборудования входят:

• механизм подачи сварочной (присадочной) проволоки;
• горелка;
• баллон с газом;
• измерительные приборы;
• дополнительное вспомогательное оборудование.

Примерная стоимость баллона СО2 на Яндекс.маркет

Плюсы и минусы газоэлектрической сварки

К основным преимуществам относят:

• повышение качественных характеристик металла шва;
• возможность производить работы при любом положении сварных швов (в отличие от сыпучих флюсов);
• высокая производительность (при механизации скорость достигает 120 м/час, а при автоматизации — 200 м/час);
• отсутствие шлакового слоя, что позволяет зрительно контролировать процесс сварки;
• применение для сварки цветных и тугоплавких металлов;
• для производства высокоточных работ;
• благодаря огромной номенклатуре выпускаемых полуавтоматов и автоматов, возможно использование как в промышленных масштабах, так и штучном производстве.

Минусы этого вида сварочных работ:

• работа с газами требует повышенных мер техники безопасности;
• высокая стоимость инертных газов.

Дуговая сварка в защитном газе: разбираемся в технологии

13.10.2021 VT-METALL

Из этого материала вы узнаете:

• Суть метода дуговой сварки в защитном газе
• Виды газов для дуговой сварки
• Оборудование для дуговой сварки в защитном газе
• Подготовительный этап перед дуговой сваркой в защитном газе
• Способы дуговой сварки в защитном газе
• Техника безопасности при дуговой сварке в защитном газе

Дуговая сварка в защитном газе позволяет получить швы исключительного качества: за счет блокирования доступа воздуха соединение получается без пор и шлаков. Однако это вовсе не означает, что технология сама делает свое дело, а от сварщика ничего не зависит.

Для получения качественного результата необходимо правильно провести подготовительные и основные манипуляции. В нашей статье мы расскажем, как проводится дуговая сварка в защитных газах, что нужно сделать перед началом работ и какие правила безопасности необходимо соблюдать.

  Запайщики пакетов, контейнеров пленок,лотков и стаканов

Суть метода дуговой сварки в защитном газе

Нюансы названия аргонодуговой сварки (TIG) по ГОСТу

Отличительной чертой дуговой сварки в защитном газе является использование специальной газовой среды, которая предохраняет нагретый до высокой температуры и плавящийся металл заготовки и электрода от контакта с воздухом.

Содержащийся в нем кислород вызывает окисление металла и отрицательно влияет на качество сварных соединений. Именно поэтому и прибегают к сварным работам в среде инертных или активных защитных газов.

Они поступают в зону сварочной дуги, обтекая ее и заполняя сварочную ванну, тем самым предотвращая негативное воздействие кислорода на металлы.

Дуговая сварка в среде защитных газов обладает следующими достоинствами:

• высокой производительностью, превышающей в 2-3 раза потенциал обычной технологии, не предполагающей использование защитных сред;
• возможностью проведения работ в любом положении, отсутствием необходимости в последующей обработке сварных соединений от шлаков и окислов, отличной защитой рабочей зоны от негативного воздействия кислорода;
• небольшой зоной нагрева заготовки;
• незначительными деформациями свариваемых изделий и конструкций;
• возможностью наблюдения за формированием сварного шва;
• использованием как механических, так и автоматических сварочных аппаратов.

Что касается недостатков технологии, то они заключаются в относительно высокой стоимости работы, поскольку требуется специальная аппаратура, дорогостоящие защитные газы, расходные материалы.

Плюсы и минусы газоэлектрической сварки

К основным преимуществам относят:

• повышение качественных характеристик металла шва;
• возможность производить работы при любом положении сварных швов (в отличие от сыпучих флюсов);
• высокая производительность (при механизации скорость достигает 120 м/час, а при автоматизации – 200 м/час);
• отсутствие шлакового слоя, что позволяет зрительно контролировать процесс сварки;
• применение для сварки цветных и тугоплавких металлов;
• для производства высокоточных работ;
• благодаря огромной номенклатуре выпускаемых полуавтоматов и автоматов, возможно использование как в промышленных масштабах, так и штучном производстве.

Минусы этого вида сварочных работ:

• работа с газами требует повышенных мер техники безопасности;
• высокая стоимость инертных газов.

Виды газов для дуговой сварки

Для этой технологии дуговой сварки используют инертные и активные газы.

Инертные – аргон и гелий – не вступают в реакцию с металлом заготовок. С их помощью соединяют алюминиевые, титановые и другие металлические изделия. Дуговая сварка в защитном газе с использованием неплавящихся электродов подходят для работы с тугоплавкими сталями.

Также для дуговой сварки в защитном газе используют азот, водород, кислород. Наиболее выгодным с экономической точки зрения является применение углекислого газа.

Защитные газы, используемые при сварных работах, обладают следующими отличительными характеристиками:

• Аргон – невзрывоопасный, невоспламеняющийся, помогает получить качественный шов, надежно предохраняет сварную ванну от попадания атмосферного кислорода.
• Гелий – переходит в сжиженное состояние при температуре -269 °С, поставляется в баллонах, где находится под давлением в 150 атм.
• Углекислый газ – бесцветный, без запаха, выделяется из дымовых газов при помощи специальной аппаратуры.
• Кислород – получают из атмосферного воздуха путем его охлаждения, газ способствует горению.
• Водород – приобретает взрывоопасные свойства при контакте с воздухом, бесцветный и без запаха, требует неукоснительного соблюдения правил безопасности, способствует воспламенению.

Для дуговой сварки в защитном газе плавящимся электродом используют углекислый газ. Под воздействием температуры он распадается на угарный газ и кислород. Для предотвращения окисления металла пользуются присадками с кремнием и марганцем в составе.

Эти вещества, вступая между собой в химическую реакцию, приводят к образованию шлака, который покрывает сварной шов. Шлак не влияет на качество соединения, однако нуждается в устранении.

Прежде чем приступить к автоматической или ручной дуговой сварке в защитном газе, необходимо удалить воду из газового баллона, перевернув его. Процедура требует периодического повторения. Игнорирование этого процесса приведет к тому, что сварной шов получится низкокачественным и пористым.

Заготовки из меди и нержавейки сваривают в защитной среде аргона с использованием графитовых или угольных электродов. Защитный газ не вступает в химическую реакцию с названными металлами. Вольфрамовые стержни для этой технологии не подходят, поскольку быстро расходуются.

Существенное значение для получения качественного сварного соединения имеет правильная настройка аппаратуры. Необходимо ориентироваться на сложность работы, материал и толщину заготовок и т. п.

В большинстве случаев дуговая сварка в защитном газе проводится на оборудовании с напряжением от 150 до 500 А, способным создать дугу мощностью от 22 до 30 В, расход газа в этом случае не превышает 10 л/мин.

Оборудование для дуговой сварки в защитном газе

Дуговую сварку в защитном газе чаще выполняют с помощью полуавтоматических инверторов, позволяющих регулировать напряжение и силу тока. Инверторы одновременно являются источниками питания. Производители выпускают оборудование с дополнительными опциями, однако для работы с заготовками из металлов средней толщины подойдут простые модели.

Полуавтоматические аппараты для сварки.

Оборудование для дуговой сварки в защитном газе бывает:

• Локальным, в котором подача газа осуществляется из сопла напрямую. Это наиболее распространенные аппараты, которые не подходят для работы с крупногабаритными заготовками.
• Общим, которое позволяет регулировать атмосферу в рабочей зоне. Аппараты оптимальны для работы с габаритными конструкциями.

Регулировка атмосферы происходит следующим образом:

• откачка воздуха из внутренней полости;
• закачка газа;
• непосредственно сварные работы.

Дополнительное оборудование.

Для дуговой сварки в защитном газе, помимо сварочного аппарата, потребуются следующие расходные материалы и оборудование:

• Присадочные прутки помогают выполнить аккуратный сварной шов на заготовках из сложных металлических сплавов (цветных, нержавеющих, стальных металлов). При выборе присадок ориентируются на состав материала обрабатываемой заготовки. Присадка и неплавящийся электрод выступают в качестве припоя.
• Проволока используется при дуговой сварке в защитной среде аргона. Ее подача осуществляется автоматически из установленной на инверторе катушки. Наряду с прутьями используется для формирования шва при сварке неплавящимся электродом.
• Шланги и фитинги – расходные материалы, которые периодически требуют замены. Длина шланга должна быть такой, чтобы между аппаратом и обрабатываемой деталью оставалось достаточное количество места.

Сводная таблица по сварочным автоматам

Наименование	Номинальный сварочный ток при ПВ = 100 %, А	Диаметр проволоки, мм	Скорость подачи сварочной проволоки, м/ч	Габаритные размеры, мм	Среда (газ/флюс)	Масса, кг
АДГ-630	600	1,6…3,0	120…720	680х385х630	газ	32
АДФ-630	630	1,6…3,0	120…720	680х385х630	флюс	32
АСУ-5	630	2,0…3,0	120…720	—	флюс	28
ТС-16	1000	2,0…5,0	52…403	716х346х540	флюс	45
АДФ-1000	1000	2,0…5,0	26…360	720×500х650	флюс	80
АДФ-1250	1250	2,0…5,0	12…360	1320х630х980	флюс	145
2 х ТС-16 (двухдуговой)	500*	1,6…2,0*	52…403*	700х600х650	флюс	65

* для каждой дуги

Подготовительный этап перед дуговой сваркой в защитном газе

Подготовка к дуговой сварке в защитной газовой среде заключается в разделке кромок заготовок в соответствии с требованиями ГОСТ или других технических стандартов.

При использовании механического оборудования сварщик может не разделять края деталей, полностью проваривая металл и не оставляя между кромками зазоров.

Если соединяемые элементы располагаются на некотором расстоянии друг от друга либо произведена разделка их краев, то выполняется проварка, однако толщина шва не должна превышать 1,1 см. Если разделка боковых углов кромок не имеет откосов, то можно повысить производительность автоматической дуговой сварки.

При приварке происходит усадка металла, негативно влияющая на зазор между заготовками. Во избежание некачественного результата, детали крепятся друг к другу шарнирами под определенным углом в зависимости от размера деталей.

Дуговая сварка в защитном углекислом газе требует предварительной очистки поверхности заготовок от шлака и загрязнений.

Для снижения уровня загрязнения в процессе работы детали обрабатывают специальными жидкими составами. Не требуется ждать полного высыхания жидкости до начала сварных работ.

В дальнейшем конструкцию собирают с помощью клиньев, скоб, прихваток и т. п. До сборки изделие необходимо тщательно осмотреть.

Общие рекомендации по технике сварки

Ручную и механизированную сварку обычно ведут на весу. Автоматическую сварку можно осуществлять так же, как и при сварке под флюсом, на остающихся или съемных подкладках и флюсовых подушках.

Однако во многих случаях наиболее благоприятные результаты достигаются при использовании газовых подушек (рис. XI.4). Они улучшают формирование корня шва, а при сварке активных металлов способствуют и защите нагретого твердого металла от воздействия с воздухом.

Подаваемые в подушку газы по составу могут быть аналогичными применяемым для защиты зоны сварки.

XI.4. Схемы газовых подушек а, б — односторонняя и двусторонняя сварка; 1 — защитный газ; 2 — медная подкладка

Качество шва в большой степени определяется надежностью оттеснения от зоны сварки воздуха. Необходимый расход защитного газа устанавливают в зависимости от состава и толщины свариваемого металла, конструкции сварного соединения, скорости сварки, состава защитного газа.

Влияние скорости сварки на надежность защиты зоны сварки видно из рис. XI.5. Ветер и сквозняки также снижают эффективность газовой защиты.

В названных случаях рекомендуется на 20—30% повышать расход защитного газа, увеличивать диаметр выходного отверстия сопла или приближать горелку к поверхности детали.

При сварке на повышенных скоростях полезно также наклонять горелку углом вперед, а при автоматической сварке применять боковую подачу газа (см. рис. XI.3,б). Для защиты от ветра зону сварки закрывают щитками. Для достаточной защиты соединений, указанных на рис. XI.

6,в,г, необходим повышенной расход газа. При их сварке рекомендуется устанавливать сбоку и параллельно шву экраны, задерживающие утечку защитного газа. При равных условиях расход гелия благодаря его меньшей плотности должен быть увеличен по сравнению с аргоном или с углекислым газом.

XI.5. Влияние скорости сварки на эффективность газовой защиты а—в — сварка соответственно на малой, средней и очень большой

XI.6. Схемы (а—г) расположения границы струи защитного газа при сварке различных типов соединений

Способы дуговой сварки в защитном газе

На предприятиях при проведении строительных работ используют автоматическое оборудование для дуговой сварки в защитном газе. Применение такой аппаратуры позволяет полностью контролировать весь процесс соединения заготовок. В то же время для бытовых нужд сварочные автоматы не подходят, поскольку являются сложными и дорогостоящими.

Рекомендуем статьи

• Современные виды сварки металлов: их особенности и преимущества
• Все о технологии электродуговой сварки
• Аргоновая сварка труб: особенности технологии

Различаются аппараты для дуговой сварки в защитном газе по используемым инструментам. К примеру, для работы с рядом металлов оптимальны неплавящиеся электроды.

К тому же опытные сварщики четко определяют глубину проплавления металла.

Поскольку в автоматических аппаратах работа горелки и подача присадочной проволоки осуществляется автоматически, то дефекты сварного шва в виде непроваренных участков практически не встречаются.

Важно помнить, что неплавящиеся электроды подходят в основном для сварных работ с заготовками из тонкостенных металлов. Если же предстоит соединять изделия из толстостенного металла, то качество шва при таком варианте будет ниже.

Неплавящиеся вольфрамовые, угольные или графитовые электроды отлично подходят для работы с конструкциями из нержавейки.

Плавящиеся электроды оптимальны для дуговой сварки в защитном газе изделий из большинства металлов. Они не требуют использования дорогостоящего оборудования, позволяют сваривать детали в труднодоступных местах, а также выбирать положение заготовок и сварщика в пространстве.

Техника безопасности при дуговой сварке в защитном газе

Защитная газовая среда предотвращает порчу металла во время сварных работ, однако газ представляет опасность для самого сварщика. Поэтому при дуговом способе соединения деталей важно соблюдать правила безопасности, пользоваться защитной одеждой, масками, перчатками.

Поскольку кислород легко воспламеняется, использовать его нужно с особой осторожностью. Газовые баллоны хранятся и применяются при работе только в вертикальном положении. Нельзя пользоваться баллонами, у которых истек срок поверки, есть следы механических повреждений.

Проводить дуговую сварку в защитном углекислом газе можно только в хорошо проветриваемом помещении. Различные газовые среды требуют применения подходящих редукторов. Шланги не должны быть спутанными, а также не следует их подвергать воздействию открытого огня, искр, горячих и тяжелых предметов.

В помещении, в котором проводятся сварные работы, не должны присутствовать посторонние люди, домашние животные, легковоспламеняющиеся, горючие вещества и т. п.