Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Сварка плавящимся металлическим электродом в защитных газах (мig/маg) и сварка порошковой проволокой

Газовый состав

При подготовке газовых смесей требуется точно соблюдать нормирование пропорций. Даже малое нарушение заданного состава может привести к значительному изменению свойств и к появлению брака.

Наиболее часто используются такие смеси, как:

  • К2: Ar 82% CO2 18%;
  • К3.1: Ar 92%, CO2 6% O2 2%;
  • К3.2: Ar  86%, CO2 12% O2 2%;
  • К3.3: Ar 78%, CO2 20% CO2 2%;
  • НП1: He 85%, Ar 13% CO2 1,5%;
  • НП3: He 38%, Ar 60% CO2 2%;
  • НП2: He 55%, Ar 43% CO2 2%.

Параметры защитных газов для сварочных работ.

Для чего нужны защитные газы при сварке и резке?

В ходе сварочных работ металл нагревается до температуры плавления. В таком состоянии он подвержен влиянию кислорода, азота и водных паров, содержащихся в воздухе. В результате контакта образуются нежелательные химические соединения, ухудшающие прочность и долговечность шва, ведущие к появлению дефектов. Облако защитного газа предотвращает этот контакт и сохраняет высокое качество шва.

Особенности выполнения

Для разогрева заготовки и оплавления кромок применяется тепло сгорания пропана или ацетилена. При сварке различных материалов существуют свои нюансы:

  • обычная конструкционная сталь сваривается практически любым газом, для присадочного материала используют низкоуглеродистую проволоку;
  • нержавейка требует газов с высокой теплоотдачей и проволоки, легированной Mo, Ni или Cr;
  • меди нужно пламя особо большой мощности;
  • сваривание латуни осложняется выгоранием легкоплавкого цинка, поэтому в проволоке его должно быть больше, чем в заготовках;
  • бронзу сваривают восстановительным пламенем, в присадке повышено содержание кремния в качестве раскислителя.

Для всех металлов необходимо соблюдать баланс между глубоким проплавлением кромок и возможным пережогом.

Классификация порошковой проволоки для сварки

Разделений проволоки по критериям проведения сваривания немало. Но чаще всего классификацию проводят по типу добавленных в порошок компонентов. Отсюда и марки проволоки.

К примеру, порошковую проволоку для полуавтоматов марки Е71Т-1 используют для соединения ответственных конструкций. Все дело в том, что данная марка обеспечивает быстрое застывание шлака, который покрывает ванну. С помощью этой проволоки увеличивается производительность процесса, особенно, когда сварка производится на подъем. Показатель производительности в данном случае равен 3 кг/ч. Ни одна из других проволок и электродов таким показателем не обладают (имеется в виду именно сварка на подъем). Поэтому Е71Т-1 является самой популярной присадочной проволокой в мире.

Если необходимо сварить две металлические пластины с толстой стенкой в нижнем положении, то рекомендуется использовать в полуавтоматической сварке проволоку марки Е70Т-4. В таком положении данный вид электродного проводника обладает самой высокой производительностью – 18 кг/ч. Единственное к ней условие – это сварка толстостенных стальных изделий, к которым предъявляются минимальные требования по ударным нагрузкам. Кстати, все вышеописанные присадочные материалы относятся к категории самозащитных.

А вот марка Е70Т-1 – это газозащитная проволока с самой высокой производительностью в своей группе – 14 кг/ч. Зато сварка с ней – это стабильная дуга и прекрасная ударная вязкость металла, заплавленного в зазор между свариваемыми заготовками. Плюсом может выступать и возможность варить детали, которым не требуется очистка. К примеру, такой проволокой легко варятся ржавые заготовки или загрязненные. Эту марку чаще всего используют для сооружения различного рода металлоконструкций.

Оцинкованные или хромированные стальные заготовки лучше всего сваривать самозащитной проволокой марки Е71Т-14. В ее состав входят специальные вещества, которые в пламени дуги просто взрываются, тем самым сбивая защитный покрывающий слой с заготовки. Этим минимизируется растрескивания сварочного шва. Чаще всего данная марка применяется в машиностроении.

Для трудносвариваемой стали чаще используют марку Е70Т-5. В состав ее порошка входят шлакообразующие элементы, которые из зоны сварки удаляют серу и фосфор. А именно эти химические элементы приводят расплавленный металл к растрескиванию и пористости, а соответственно и к снижению прочностных характеристик. К тому же такое соединение обеспечивает высокую ударную прочность стыка.

Вертикальные швы лучше варить проволокой марки ПП-АН7 или ПП-АН11. В состав порошка входят добавки, которые быстро кристаллизуют шлак. А это говорит о том, что расплавленный металл не будет двигаться вниз под действием собственной массы. Специалисты рекомендуют сварку этим видом проводить со скоростью 120 м/мин, при этом выдерживать ток силой 130-170 ампер.

ППТ-7 используется в основном для соединения трубопроводов. Изготавливают проволоку этой марки из стальной ленты толщиною 0,3 мм. В состав порошка входит двуокись циркония. Это вещество является преградой для проникновения азота в зону сварки. Сделанный этим материалом шов обладает высокой гладкостью, полным отсутствием чешуек и характерным металлическим блеском. Правда, специалисты рекомендуют сварку этой проволокой проводить только в нижнем положении.

Проволока порошковая марки ПП-2ДСК – это материал, в состав которого входят шлакообразующие компоненты. А именно алюминиевый порошок и плавиковый шпат. Кстати, последнего в порошке почти 50%. Это дает возможность легко отделить шлак от заплавленного в зазор материала. Скорость выполнения сварочных операций с этой проволокой – 337 м/ч, при этом устанавливается ток – 200-450 ампер.

Для автоматической сварки обычно применяется присадка марки ПП-2ВДСК. У нее очень сложная порошковая композиция, которая предназначается для того, чтобы нейтрализовать оксидные и нитридные соединения внутри расплавленного металла. Именно в этих соединениях и размещается азот и кислород. Основной ингредиент сварочного порошка – никель.

Пропан

Пропан технический — бесцветный газ с резким запахом, состоящий из пропана С3Н8 или из пропана и пропилена С3Н8, суммарное содержание которых должно быть не менее 93%. Получают пропан при переработке нефтепродуктов. При нормальных условиях пропан находится в газообразном состоянии, а при понижении температуры или повышении давления переходит в жидкое состояние. Так, при температуре 293 К пропан переходит в жидкое состояние при давлении 0,85 МПа. Испарение 1 кг жидкого пропана дает 0,53 м3 паров.

Пропан-бутановая смесь — бесцветный газ с резким запахом, является побочным продуктом при переработке нефти.

Смесь легко превращается в жидкое состояние, например при температуре 233 К пропан-бутановая смесь сжижается при атмосферном давлении. Сжиженные газы хранят только в закрытых емкостях, так как испарение жидкости происходит даже при 273 К.

Плотность пропан-бутана больше плотности воздуха, поэтому необходимо тщательно следить за герметичностью аппаратуры и коммуникаций во избежание образования взрывоопасной смеси газа с воздухом внизу помещения. Заполнение емкостей пропаном и пропан-бутановой смесью, транспортирование их, а также слив газа должны выполняться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденными Госгортехнадзором.

Пропан-бутановые смеси широко применяются при резке сталей, сварке и пайке легкоплавких цветных металлов, закалке, пластмасс. К месту сварки смесь поставляют в стальных баллонах под давлением 1,6 МПа или по газопроводам через перепускную рампу. При испарении 1 кг пропана образуется 500 дм3 газа.

Защитные газы

Защитные газы защищают дугу и сварочную ванну от вредного воздействия окружающей среды. В качестве защитных газов применяют инертные и активные газы, а также их смеси.

Защитные газы по их отношению к свариваемому металлу можно разделить на инертные и активные.

Защитные газы для сварки поставляют и хранят в стальных баллонах под давлением. Газы, применяемые для сварки, должны соответствовать ГОСТ или техническим условиям, разработанным для данного газа.

Защитные газы для сварки поставляют и хранят в стальных баллонах под давлением.

Защитные газы подразделяются на две группы: химически инертные, не взаимодействующие с расплавленными металлами и практически не растворяющиеся в них, и активные, которые защищают зону сварки от воздуха, но при этом вступают в химическое взаимодействие с жидким металлом и могут растворяться в нем.

Защитные газы выпускают по ГОСТ 10157 — 79 ( аргон); ГОСТ 20461 — 75 ( гелий); ГОСТ 9293 — 74 ( азот) и поставляют в стальных баллонах соответствующей окраски.

Защитные газы делятся на две группы: химически инертные и активные. Газы первой группы с металлом, нагретым и расплавленным, не взаимодействуют и практически не растворяются в нем. При использовании этих газов дуговую сварку можно выполнять плавящимся или неплавящимся электродом. Газы второй группы защищают зону сварки от воздуха, но сами либо растворяются в жидком металле, либо вступают с ним в химическое взаимодействие.

Схема сварки в атиос-фере защитных газов.

Защитные газы, как правило, обладают хорошей ионизирующей способностью, поэтому обеспечивают стабильное горение дуги, в том числе и при малых сварочных токах.

Свойства основных инертных газов — аргона и гелия.

Защитные газы делятся на две группы: химически инертные и активные. Газы первой группы с металлом, нагретым и расплавленным, не взаимодействуют и практически не растворяются в них. При использовании этих газов дуговую сварку можно выполнять плавящимся или неплавящимся электродом. Газы второй группы защищают зону сварки от воздуха, но сами либо растворяются в жидком металле, либо вступают с ним в химическое взаимодействие.

Защитные газы подразделяются на две группы: химически инертные, не взаимодействующие с расплавленными металлами и практически не растворяющиеся в них, и активные, которые защищают зону сварки от воздуха, но при этом вступают в химическое взаимодействие с жидким металлом и могут растворяться в нем.

Защитные газы защищают дугу и сварочную ванну от вредного воздействия окружающей среды. В качестве защитных газов применяют инертные и активные газы, а также их смеси.

Защитные газы, поступающие на монтажные площадки ( аргон, углекислый газ), имеют сертификат завода-изготовителя. Проверку качества газов проводят при обнаружении в швах пор, трещин и других недопустимых дефектов.

Защитные газы, поступающие на фонтажные площадки ( аргон, углекислый газ), имеют сертификат завода-изготовителя. Проверку качества газов проводят при обнаружении в швах пор, трещин и других недопустимых дефектов.

Технология работ

Технология работ мало зависит от того, какая смесь будет применена. Неизменными сохраняются и сварочные режимы.

Сварочные режимы.

Особе внимание следует уделять соблюдению правил техники безопасности. Необходимо проверить электрооборудование, баллоны, арматуру, шланги

Защитная смесь подается в рабочую область за 10-15 секунд до поджига дуги, чтобы он успел вытеснить воздух и сформировать защитное облако. По окончании шва недопустимо резкое прекращение подачи газа, он должен подаваться еще 10-15 секунд, чтобы конец шва успел остыть и кристаллизоваться под газовой защитой.

Техника сварки ТИГ

При сварке ТИГ боковой угол горелки должен всегда поддерживаться равным 90 градусам. Горелку следует держать под углом В то время как угол наклона горелки к поверхности изделия в направлении обратном сварке должен составлять 70 … 80 градусов. Присадка подается по мере перемещения горелки под углом от 15 до 30° к основному металлу.

Сварка ТИГ выполняется «углом вперед» (т.е. горелка наклонена в сторону формирующегося сварного шва) с регулярной подачей присадки мелкими шагами

При сварке очень важно, чтобы конец присадочной проволоки не выводился из зоны газовой защиты; в противном случае, будучи расплавленным или нагретым, он окислится от контакта с окружающим воздухом. Любая степень окисления или загрязнения присадочной проволоки неизбежно вызовет загрязнение сварочной ванны

Поэтому очень важно, чтобы сварщик использовал присадочные прудки чистые грязи, смазки или влаги. Обычно грязь и смазка попадает на присадочный металл с грязных рукавиц. Поэтому, непосредственно перед сваркой, очень желательно обрабатывать прутки, например, ацетоном. Смазка и влага, как на присадочном прутке, так и на основном металле могут вызвать серьезные дефекты сварного шва, такие как пористость, водородное растрескивание и др.

Технология для механизированной сварки

Для автоматической и механизированной сварки используются автоматические и полуавтоматические приспособления и аппараты. Они комплектуются источниками тока, для того, чтобы питать дугу.

Данные автоматы рассчитаны на выполнение таких функций, как:

  • возбуждение и приведение дуги в движение;
  • регулировка сварочного процесса;
  • электродная проволока подается с такой же скоростью плавления, которая необходима при сварке;
  • дуга передвигается равномерно около свариваемых кромок.

Полуавтоматическое оборудование имеет два основных устройства. Самоходная головка или трактор, а также аппаратуру для управления.

Сварочные автоматы для сваривания в газовых образованиях включают в себя специальные газовые редукторы, баллоны с кислотами, подогреватели и осушители, которые необходимы для очищения газов от лишней влажности. 

При помощи трактора подается электродная проволока, а ток проводится к сварочному месту. Механизированный способ сваривания при помощи электродных проволок обычно включает в себя два ролика, один ведущий, а другой вспомогательный. Именно они надежно удерживают проволоку и сжимают ее с нужной силой. Они наматывается на специальные кассеты, поэтому происходит проталкивание через шланги, а затем при помощи тога подается в зону расположения дуги.

У сварочного автоматического оборудования под флюсом есть специальные системы, которые убирают излишки флюса. Трактор для сварки при помощи защитных газов есть горелка, которая направляет в необходимую зону электродную проволоку, подводит к ней ток  и подает газовые образования в нужное место. На месте горелки обычно располагается держатель, который подает флюс через специальный бункер.

Механизированная и автоматическая сварка и ее применение

Механизированная сварка помогает накладывать прямые и кривые швы, а также позволяет производить сваривание в труднодоступных местах. Металлы должны быть средней и небольшой толщины, чтобы обеспечивать надежное и качественное сваривание. Данные виды сварки применяются при ремонтных и производственных работах. Кольцевые и прямолинейные швы при использовании на производстве, которые имеют длину больше 300 мм, обычно выполняются только при использовании автоматического сварочного оборудования.

При транспортном и машиностроительном производстве механизированная сварка плавящимся электродом применяется при производстве локомотивов или вагонов. Балки необходимо сваривать под флюсом на потоке. Рамы обычно сваривают при помощи углекислого газа. В сельском хозяйстве и производствах оборудования практически около 80 % работ выполняется при помощи углекислого газа.

При автоматической сварке при применении флюса и углекислого газа в основной массе свариваются трубы и другие детали, которые имеют большой диаметр.

Механизированная сварка с применением дополнительного флюса, углекислого газа и порошковых проволок постоянно используется в строительстве печей, для специальных резервуаров для хранения опасных и легко возгораемых веществ, для строительства мостов и судов, а также в других видах производств. 

Влияние полярности тока на процесс сварки тиг

Полярность тока сварки существенным образом сказывается на характере протекания процесса дуговой сварки в инертном газе вольфрамовым электродом. В отличии от сварки плавящимся электродом (к которой относится сварка ММА и МИГ/МАГ) при сварке неплавящимся электродом в защитной среде инертного газа различия в характере процесса сварки на обратной и прямой полярности носят противоположный характер.

Так при использовании обратной полярности процесс сварки ТИГ характеризуется следующими особенностями:

— сниженный ввод тепла в изделие и повышенный в электрод (поэтому при сварке на обратной полярности неплавящийся электрод должен быть большего диаметра при одном и том же токе; в противном случае он будет перегреваться и быстро разрушится);
— зона расплавления основного металла широкая, но неглубокая;
— наблюдается эффект катодной чистки поверхности основного металла, когда под действием потока положительных ионов происходит разрушение окисной и нитридной пленок (так называемое катодное распыление), что улучшает сплавление кромок и формирование шва.

В то время как при сварке на прямой полярности наблюдается:

— повышенный ввод тепла в изделие и сниженный в электрод;
— зона расплавления основного металла узкая, но глубокая.

Как и в случае сварки ММА и МИГ/МАГ, различия свойств дуги при прямой и обратной полярности при сварке ТИГ связаны с несимметричностью выделения энергии на катоде и аноде. Эта несимметричность, в свою очередь, определяется разностью в значениях падения напряжения в анодной и катодной областях дуги. В условиях сварки неплавящимся электродом катодное падение напряжения значительно ниже анодного падения напряжения, поэтому тепла на катоде выделяется меньше, чем на аноде.

Ниже приведен примерный объем выделения тепла на различных участках дуги применительно к сварке ТИГ при токе сварки 100 А и при использовании прямой полярности (как произведение падения напряжения в соответствующей области дуги на ток сварки):

— в катодной области: 4 В х 100 А = 0,4 кВт на длине ≈ 0,0001 мм
— в столбе дуги: 5 В х 100 А = 0,5 кВт на длине ≈ 5 мм
— в анодной области: 10 В х 100 А = 1,0 кВт на длине ≈ 0,001 мм.

В связи с тем, что при сварке на прямой полярности наблюдается повышенный ввод тепла в изделие и сниженный в электрод, при сварке на постоянном токе используют прямую полярность. При этом, благодаря тому, что тепло выделяется, в основном, в анодной области, плавятся только те участки основного металла, на которые направляется дуга, т.е. где оказывается размещенным анод.

Сущность процесса

Что такое сварка в защитных газах? Для нее необходимо следующее оборудование:

  • сварочный полуавтомат;
  • баллон с газом;
  • сварочная горелка;
  • шланг для подачи газа, объединенный с электрическим кабелем и системой охлаждения горелки.

Может применяться и другое вспомогательное оборудование.

В качестве источника тока для сварки, выполняемой в среде защитных газов можно использовать как устаревший сварочный выпрямитель, так и современный инвертор. В составе аппарата смонтирован механизм подачи сварочной проволоки, служащей присадочным материалом.

Электродом служит сварочная проволока, на которую подается напряжение. Между ее кончиком и металлом заготовки разжигается электродуга. Ее тепло плавит металл, образуется сварочная ванна. Через сопло горелки подается защитный газ, закрывающий рабочую зону от контакта с кислородом, азотом и водяными парами воздуха.

При перемещении горелки сварочная ванна перемещается вслед за дугой, расплавленный металл, остывая и кристаллизуясь, формирует шов. Производительность процесса в несколько раз перекрывает общемашиностроительные укрупненные нормативы времени, отведенные на ручную дуговую сварку.

Что понадобится для сварки

  • Источник тока (полуавтомат);
  • сварочная проволока;
  • защитный газ.

Сварочная проволока должна быть идентична свариваемому металлу. В нашем случае, выбирайте нержавейку для полуавтомата.

Сварочная проволока нержавейка для полуавтомата

На рынке присутствует проволока российских и зарубежных производителей, которая подразделяется на порошковую и сплошного сечения. Диаметром от 0,13 до 6,0 мм. В домашних условиях применяются диаметры 0,6 и 0,8 мм, а свыше 1,0 мм на производстве.

  1. Сплошная проволока используется для соединений в среде защитных газов и под флюсом. Такой способ, исключает попадание воздуха в зону сварки, тем самым улучшая качество сварного шва.
  2. Порошковая нержавеющая проволока (самозащитная) — тонкостенная трубка, заполненная флюсом и газом. Смесь компонентов позволяет сваривать изделия без защитных газов (углекислого газа и аргона).

Проволока для сварки нержавейки полуавтоматом, производится с термической обработкой или холоднотянутая. И подразделяется на оксидированную (Т) и светлую (белую, ТС).

Нержавеющая проволока выпускается 2 классов точности:

  • повышенной точности (П);
  • нормальной точности.

Проволока с повышенной точностью применяется для улучшения качества шва.

Нержавеющие стали по химическому составу делятся на разные марки и проволока тоже имеет различную маркировку. Таблица (ниже) познакомит с марками, диаметром и весом нержавеющих проволок:

Стоимость нержавеющей проволоки для полуавтомата

Цена варьируется в зависимости от производителя и региона проживания покупателя.

Средние показатели:

  • ER 308 LSI 0,8мм 1кг — 825 руб;
  • ER 308 LSI 0,8мм 5кг — 4237 руб.

Видео:

Выбор газа

Варить полуавтоматом без газа — нельзя, кроме случаев, использования порошковых проволок. Сварку нержавейки полуавтоматом можно выполнить в среде углекислого газа или смеси углекислоты и аргона.

Углекислый газ — доступный и дешевый газ для соединения нержавеющих сталей. При чистом его использовании, сварщик сталкивается с излишним разбрызгиванием металла и корявым сварочным швом.

Процентное соотношение углекислого газа и аргона можно настроить с помощью двух отдельных баллонов. Выходы с двух редукторов соединить с помощью тройника, взятого с стеклоочистителя автомобиля отечественного производства. Подробности подобной конструкции в видеоролике:

Всё, вам осталось выбранный защитный газ и проволоку подключить к аппарату. Знайте: токопроводящий наконечник должен быть одного диаметра с проволокой.

Видео: как настроить полуавтомат к работе (для начинающих).

Как сварить нержавейку в среде углекислого газа

После нарезки фасок, детали состыковать с помощью щипцов-зажимов, оставив зазор между изделиями (не менее 1,5 мм).

Зазор должен быть по всей длине заготовки, он позволит проварить металл на всю толщину. Подключить массу и выставить свои настройки на полуавтомате в зависимости от конструкции вашего аппарата и толщины металла.

Простые полуавтоматы на лицевой панели имеют 2 регулировки:

  • сварочное напряжение;
  • скорость подачи проволоки.

Настройка индуктивности изменяет жесткость дуги, глубину провара и форму валика:

  1. При малой индуктивности: дуга холодная — получаем тонкий валик с глубоким проплавлением;
  2. При большой индуктивности: дуга горячая — широкий валик с неглубоким проплавлением.

Держа горелку с уклоном 20-60 градусов (расстояние от сопла до сварочной ванны 10-20 мм), короткими прихватками выполнить соединение нержавеющей стали. Нажали на курок — отпустили, нажали и отпустили, вот так неспеша и происходит заполнение нарезанных кромок металлом. Варить можно, как углом назад (к себе), так и углом вперед (от себя).

Таблицы (ниже) помогут вам определится с настройками полуавтомата:

При сварке внахлест, фаски нарезать не надо, достаточно зачистить поверхность, наложить детали друг на друга и выполнить соединение.

В процессе сварки, перед новым швом откусывайте наплавленный шарик на кончике проволоки.

В процессе соединения нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа, изменяйте скорость подачи проволоки, такими манипуляциями вы добьетесь качественного шва.

Видео:

P.S. Прочитав статью, посмотрев таблицы и видео (для начинающих), вы освоите автоматическую технологию соединения нержавеющей стали — быстро. Удачи!

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации