Заваряване в защитен газ: режими, технология, приложение, GOST

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Технологиите за изпълнение на заваръчни операции по отношение на метални детайли днес позволяват постигането на високо ниво на организация на процеса по отношение на безопасност, ергономичност и функционалност. Това се доказва от разпространението на полуавтоматично и роботизирано оборудване за извършване на основните технологични стъпки при термичното съединяване на детайлите. Паралелно с това нарастват и изискванията за качество на шевовете. В тази посока най-голям успех може да се постигне чрез заваряване в защитен газ, което предвижда възможност за изолиране на работната зона от негативното въздействие на атмосферния въздух.

Същността на технологията

Процесът на заваряване в среда със защитен газ е производно на комбинацията от няколко метода на термично въздействие върху метали с възможност за структурно свързване на детайлите. На първо място, този метод се основава на метода на дъгова заварка, който сам по себе си осигурява оптимален контрол върху електродите и повърхностите на целевите части със структури. В този формат потребителят може да заема всяко мястопозиции, използващи мобилно и компактно оборудване. Всичко това се отнася до организационната ергономия на работното събитие, а същността на електрохимичните процеси на заваряване в защитен газ се разкрива от спецификата на средата, в която се извършва операцията. Като начало е необходимо да се подчертае важността на защитата на заваръчната вана от отрицателните ефекти на атмосферния въздух. Директният контакт на стопилката на заготовката с кислород води до образуване на шлака на повърхността, окисляване на покритието и неконтролирано легиране на металната структура. Съответно, за да се изключат подобни ефекти, се използват специални изолатори - покрития, насипни материали като флюс и газ, който се въвежда в работната зона със специално оборудване. Последният метод на защита определя характеристиките на разглеждания метод на производство на заваряване.

Общи правила за заваряване съгласно GOST 14771-76

Съгласно посочения GOST, този метод на заваряване може да се използва за изпълнение на едностранни и двустранни шевове с помощта на челни, ъглови, тройникови и припокриващи се съединения. Що се отнася до основните параметри на процеса, те включват следното:

• Дебелина на частите - диапазон от 0,5 до 120 мм.
• Допустима грешка при заваряване на части с дебелина 12 мм - от 2 до 5 мм.
• Наклонът на повърхността на шева е разрешен само ако е осигурен плавен преход от един детайл към друг.
• При заваряване на части със значителна разлика в дебелината, предварително се извършва скосяване в посока от по-голям детайл към малък.
• Вдлъбнатост и изпъкналост на ъглови заварки спореддопуските на GOST 14771-76 трябва да бъдат не повече от 30% от крака на образувания ъгъл, но в същото време да се вписват в рамките на 3 mm.
• Размерът на допустимото отместване на ръбовете преди заваряване един спрямо друг зависи от дебелината на частите. Например, в случай на елементи с дебелина до 4 mm, тази цифра е около 0,8-1 mm, а ако говорим за заготовки от 100 mm, тогава разстоянието на изместване ще трябва да се побере в 6 mm.

Използвани заваръчни газове

От гледна точка на заваряването, всички газообразни среди се делят на инертни и активни. Тъй като основната задача на газовата смес е изолационната функция, най-ценните са средите, които не влияят на обработвания метал. Такива смеси включват инертни едноатомни вещества като хелий и аргон. Въпреки че, в съответствие с GOST, заваряването в защитни газове трябва да се извършва в среда с въглероден диоксид, а комбинациите с кислородни смеси също са разрешени. Що се отнася до активните газове, те могат да засегнат метала както в разтопено, така и в твърдо състояние. Наличието на газове в молекулярната структура на метала обикновено се счита за нежелателно, но има изключения поради спецификата на такива комбинации при различни условия.

Естеството на влиянието на газовата среда върху метала

Веднага си струва да се подчертае негативното въздействие на газа по време на електродъгово заваряване върху детайлите. При охлаждане и силно нагряване, газовите вещества, разтворени в молекулярната структура, могат да причинят образуването на пори, което логично намаляваякостни свойства на продукта. От друга страна, водородните и кислородните атоми могат да бъдат полезни при бъдещи допинг операции. И това да не говорим за полезността на активния защитен газ при заваряване на аустенитни сплави и стомани, които трудно се топят, ако се използват инертни изолационни смеси. В резултат на това проблемът за технолозите не е в избора на правилната газова смес, а в създаването на условия, които биха могли да сведат до минимум вредното въздействие на активния газ върху заваръчната вана и в същото време да запазят положителните ефекти на разтворимостта.

Техника на процеса на заваряване

Към детайла и електрода се подава източник на електрически ток, който по-късно ще се използва за създаване и поддържане на заваръчната дъга. От момента на запалване на дъгата операторът трябва да поддържа оптималното разстояние между електрода и образуваната заваръчна вана, като се вземат предвид температурните показатели и площта, обхваната от термични ефекти. Успоредно с това газът се подава към работната зона с помощта на горелка от свързан цилиндър. Около дъгата се образува газова изолация. Интензивността на образуването на шева ще зависи от конфигурацията на местоположението на ръбовете и дебелината на продуктите. По правило делът на основния метал в структурата на заваръчния шев, който се образува при заваряване в защитен газ, е 15-35%. Дълбочината на работната зона в този случай може да достигне 7 мм, а показателите за нейната дължина и ширина - от 10 до 30 мм.

Оборудване за газово заваряване

Набор от устройства за такивавидът на операциите зависи от режимите и формата на заваряване. Техническата база се формира директно от полуавтоматични устройства, окачени заваръчни глави, източници на енергия, токоизправители и сложни автоматични модули с електрододържатели, които максимално спестяват оператора от извършване на типични манипулации. Акцентът днес е върху механизираното заваряване в защитен газ, чиято инфраструктура също се формира от газопровод, горелки, устройства за удобно разполагане на оборудване в различни позиции и др. В големите производства се организират специални постове с необходимия набор от технически оборудване за заваряване. Обратно, оптимизиран формат за изпълнение на подобни задачи у дома изисква използването само на компактен инвертор с преобразуватели и газова бутилка с оборудване за контрол на потока.

Аксесоари

Допълнителните технически средства и устройства осъществяват основно комуникация между основното оборудване, а също така позволяват решаване на второстепенни задачи, които не са пряко свързани със заваряването. Тези устройства включват:

• Инфраструктура за газови бутилки, която включва бобини, редуктори, нагреватели, корпус и др.
• Почистващ инструмент и сепаратори, предназначени за отстраняване на продуктите от горенето в работната зона. Това е особено вярно за заваръчни операции в защитни газове с неконсумируем електрод, чиято стопилка не е пряко включена в структурата на продукта. Както по време, така и след операциятаМоже да се наложи шлифоване на шев.
• Сушилня. Елиминира и регулира влагата, съдържаща се във въглеродния диоксид. Един вид десикант, който работи при високо или ниско налягане.
• Устройства за филтриране. Почиства газовите потоци от нежелани твърди частици, като също така осигурява чиста заварка.
• Измервателно оборудване. Обикновено манометърите се използват за проследяване на индикатори за едно и също налягане и разходомери на газ.

Режими на заваряване и техните параметри

Подходите към организацията на процеса на заваряване в този случай се различават по няколко критерия, което в крайна сметка ни позволява да говорим за разпределението на различни режими на работа. Например методите се различават според принципа на техническото изпълнение на задачата - ръчен, полуавтоматичен и автоматичен. При по-подробно изчисляване на режимите на заваряване в защитни газове се вземат предвид следните параметри:

• Ток - диапазон от 30 до 550 A. Като правило, повечето типични операции изискват свързване на източници от 80-120 A.
• Дебелина на електрода - от 4 до 12 мм.
• Напрежение - средно 20 до 100 W.
• Скорост на заваряване - от 30 до 60 m/h.
• Разход на газова смес - от 7 до 12 л/мин.

Изборът на конкретни индикатори до голяма степен зависи от вида на метала, дебелината на детайла, условията на работа и изискванията за образуваната фуга.

Ръчно заваряване

Основна роля в процеса играят уменията на оператора и характеристиките на електрода. Почти всички заварчициподдържа процеса под свой контрол, като ориентира дъгата спрямо работната повърхност и следи параметрите на подаване на газова смес от цилиндъра. По отношение на производителността на преден план ще излязат плътността и силата на тока, както и дължината на заваръчния път. При ръчно заваряване в защитен газ най-често се извършват няколко прохода, особено ако се обработва дебел детайл. В други случаи увеличаването на броя на преминаванията е свързано с необходимостта от коригиране на заваръчния шев, промяна на неговата дължина и характеристиките на повърхността.

Полуавтоматично заваряване

Днес това е най-популярният начин на производство на заваряване в защитна среда. Основната разлика между този метод и ръчния е наличието на елементи за механизация с токоизправители и възможността за автоматично подаване на тел от специална намотка. При полуавтоматичното заваряване в защитен газ операторът не трябва да бъде прекъсван за смяна на консумативи, но техниката на взаимодействие на дъгата с повърхността на детайла все още зависи от потребителя. Операторът следи процеса на образуване на заваръчното съединение, коригира текущите параметри, променя ъгъла на наклон и др.

Автоматично заваряване

Напълно механизиран процес на заваряване, при който потребителят може само косвено да влияе върху параметрите на доставка на консумативи, газова смес и прахов поток. Технически работата се осигурява от многофункционални станции и платформи с роботизирано оборудване. На високоспециализирани съвременни производствени мощности за автоматично заваряване в защитен газизползва се така нареченият трактор, чийто дизайн предвижда всички необходими функционални възли. Това е мобилна машина, която се движи по време на процеса на заваряване по линията на образуване на шев и в същото време насочва защитната смес в зоната на заваряване. Задължителен компонент на такива модули е блокът за управление, който първоначално съдържа набор от алгоритми с действия за всеки изпълнителен орган.

Заключение

Използването на методи за защита на заваръчната вана от кислород позволява, ако не напълно елиминира, то минимизира характерните дефекти при образуването на шева. Това се отнася за липса на проникване, пукнатини, изгаряния, увисване и други недостатъци, които могат да възникнат поради контакт на разтопената повърхност на детайла с открит въздух. Предимствата на заваряването в защитни газове пред техниката на използване на флюс включват липсата на необходимост от отстраняване на утайката в работната зона. В същото време се запазват и други положителни качества на процеса, като възможността за визуално наблюдение на качеството на образуваното съединение. Ако говорим за недостатъците на метода, тогава неговите негативни фактори са термичното и светлинно излъчване на дъгата, което налага осигуряването на специални мерки за индивидуалната защита на заварчика.