Дуговая сварка в защитных газах

  • 1 Общие сведения
  • 2 Сущность
  • 3 Недостатки
  • 4 Преимущества
  • 5 Оборудование
  • 6 Литература
  • 7 Ссылки

В англоязычной иностранной литературе именуется как gas metal arc welding ( GMA welding, GMAW ), в немецкоязычной литературе — metallschutzgasschweißen ( MSG ). Разделяют сварку в атмосфере инертного газа ( metal inert gas, MIG ) и в атмосфере активного газа ( metal active gas, MAG ).

Этим видом сварки производится ручная сварка, полуавтоматическая, автоматическая в различных пространственных положениях, черных и цветных металлов и сплавов толщиной от десятых долей до десятков миллиметров.

Дуговая сварка в защитных газах: основные преимущества

  • Важнейшим показателем эффективности использования любого технологической операции всегда является её качество. В данном случае обеспечивается высокое качество соединения при работе с самыми разными металлами и их сплавами вне зависимости от пространственного положения детали.
  • В работу может быть взята заготовка, толщина которой составляет от десятой доли до нескольких десятков миллиметров.
  • При выполнении работ всегда имеется возможность визуального контроля сварочной дуги и ванной, процесса образования сварочного шва (что особенно актуально, когда речь идёт о полуавтоматической сварке в защитном газе).
  • Образуется достаточно узкая зона термического воздействия в сравнении с другими технологиями.
  • В случае выполнения многослойной сварки нет необходимости в зачистке шва.
  • Использование методики сварки в защитных газах позволяет повысить производительность выполнения работ как минимум в 2,5 раза в сравнении с выполнением аналогичной операции с применением ручной дуговой сварки с электродами. Свою роль в этом играет и тот факт, что при использовании данной технологии отсутствует необходимость в выполнении засыпки или удалении флюса, уборке шлака.
  • высокое качество соединения при работе с разными металлами и сплавами вне зависимости от пространственного положения детали;
  • широкий диапазон толщин свариваемого металла — от десятой доли до нескольких десятков миллиметров;
  • возможность визуального контроля сварочной дуги и ванны, процесса образования сварочного шва;
  • узкая зона термического воздействия;
  • при многослойной сварке не надо зачищать швы;
  • высокая производительность работ;
  • не надо удалять флюс или шлак, зачищать швы.

В комплект оборудования для сварки с защитными газами входят сварочная аппаратура (трансформаторы, инверторы, блоки питания, горелки, маски), газовая аппаратура (баллоны, шланги, расходомеры).

Какие газы применяют

Для защиты от воздействия воздуха применяют газ, которые условно разделяют на две группы инертные и химически активные.

Инертные газы всем хорошо известны – аргон, гелий и их сочетание. Вытесняя воздух из зоны окружения свариваемых заготовок, они не реагируют с металлом и не растворяются в нем.

Их применяют при сваривании алюминия, магния, титана и сплавов. В специальной литературе такой вид сварки с защитной средой из инертных газов обозначается как MIG (металл, инертный газ).

Если применять неплавящийся электрод для сварки в среде защитных газов, то такой процесс будет отлично подходить для соединения тугоплавких сталей, химически активных металлов или особо ответственных соединениях.

Сварка с активными газами получила название MAG сварки (металл, активный газ). К активным реактивам относят углекислоту, азот, водород, кислород.

Наибольшее распространение получила углекислота благодаря своей низкой стоимости. Для сравнения, азот стоит в 1,5 раза дороже, кислород в 3, водород в 4 раза, аргон и гелий в 45 и 156 раз соответственно.

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.

Защитные газы и их влияние на технологические свойства дуги

В качестве защитных газов при дуговой сварке плавлением ТИГ и МИГ/МАГ применяют инертные газы, активные газы и их смеси. Защитный газ выбирают с учетом способа сварки, свойств свариваемого металла, а также требований, предъявляемых к сварным швам.

Инертными называют газы, не способные к химическим реакциям и практически не растворимые в металлах. Поэтому их целесообразно применять при сварке химически активных металлов и сплавов на их основе (алюминий, алюминиевые и магниевые сплавы, легированные стали различных марок). При сварке ТИГ и МИГ/МАГ используются такие инертные газы как аргон (Ar), гелий (He) и их смеси.

Активными защитными газами называют газы, способные защищать зону сварки от доступа воздуха и вместе с тем химически реагирующие со свариваемым металлом или физически растворяющиеся в нем. При дуговой сварке сталей в качестве защитной среды применяют углекислый газ (СО2). Ввиду химической активности углекислого газа по отношению к вольфраму этот защитный газ используют только при сварке МИГ/МАГ.

К активным газам применяемым при МИГ/МАГ также относятся газовые смеси в состав которых входят аргон (Ar), кислород (О2), азот (N2), водород (H2). Готовые газовые смеси поставляются в баллонах, также они могут быть получены путем смешивания газов составляющих смесь.

Классификация способов сварки в защитных газах приведена на схеме ниже.

Свойства защитных газов

В таблице ниже приведены физические свойства защитных газов.

Преимущества

Технология имеет следующие достоинства:

  • дешевизна оборудования;
  • легкость регулировки мощности горелки и прогрева заготовки;
  • нет необходимости в электроснабжении.

Схема работы газовой горелки.

К недостаткам технологии относят:

  • медленный разогрем заготовки;
  • большие энергетические потери;
  • трудности автоматизации.

Сложно также проваривать газом заготовки большой толщины. Пропан и ацетилен, используемые для работы, огнеопасны и требуют строго соблюдения требований по безопасностию

Сущность

Способ дуговой сварки в защитных газах заключается в том, что в зону дуги поступает защитный газ. Выделяемое дугой тепло расплавляет основной металл и электрод. Остывая, металл сварочной ванны образует сварочный шов. Защитный газ изолирует расплавленный металл от газов в воздухе, препятствуя их взаимодействию.

По виду применяемых защитных газов, этот вид сварки разделяется на сварку:

  • В инертных газах;
  • В активных газах;
  • В смеси инертных и активных газах;
  • Со струйной защитой.

В качестве защитных газов в сварочном процессе используются инертные (аргон и гелий), активные (углекислый газ, водород, кислород и азот) газы, газовые смеси (Аг + Не, Аг + СО2, Аг + О2, СО2 + О2 и др.).

Активные газы используются для обеспечения необходимых свойств шва свариваемых металлов. Используя газовые смеси, добиваются устойчивости дуги, улучшение формы шва, уменьшения разбрызгивания свариваемого металла.

Дуговая сварка в защитных газах по виду дуги различается на:

  • Сварку постоянной дугой;
  • Сварку импульсной дугой.

В зависимости от типа электродов сварка в защитных газах разделяется на сварку плавящимся или неплавящимся электродом. При сварке неплавящимся электродом применяются инертные газы — аргон и гелий или их смеси.

Читайте также  Блочок для лебедки

Технология сварки в разных защитных газах.

Рассмотрим более детально сам процесс сварки в защитных газах. Начнем с аргонодуговой. Для такого метода могут применяться как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды.

Обычно неплавящийся электрод применяется с металлоизделиями, которые имеют толщину от 0,5 до 6 миллиметров. Плавящийся электрод применяется же в тех случаях, когда толщина деталей свыше 1,5 миллиметров. Заметим, что при использовании неплавящегося вольфрамового электрода с металлоизделиями толщиной от трех миллиметров, рекомендуется дополнительно использовать присадочный материал, который поможет создать более надежный и качественный шов.

Ручная сварка с применением неплавящегося электрода производится на постоянном токе прямой полярности с напряжением 10-15 В. Если применяется обратная полярность, напряжение дуги увеличивается, дуга становится менее стабильной. Но стоит отметить, что постоянный ток обратной полярности широко используется при сваривании деталей из алюминия и магния. Так как сварка постоянным током обратной полярности сопровождается таким процессом как катодное распыление: то есть удаляются пленки оксидов, что необходимо для соединение алюминиевых деталей.

Заметим также, что при переменном токе сварка неплавящимися электродами позволяет объединять особенности и преимущества и прямой, и обратной полярности. Хотя такое объединение чревато и последствиями, которые скажутся на качестве работ. Поэтому в таких случаях применяют специальные источники питания, предназначенные для сварки в аргоне.

При сварке плавящимися электродами обычно используют проволоку небольшого диаметра до трех миллиметров. При этом рекомендуется во время работ увеличивать скорость подачи проволоки. Сварка осуществляется на постоянном токе с обратной полярностью. При таком способе допускается некоторое разбрызгивание металла.

Второй способ, сваривание в углекислом газе, в отличие от аргонодуговой сварки, может осуществляться только с помощью плавящегося электрода или проволоки. При этом используется постоянный ток повышенной плотности и обратной полярности.

Отметим, что желательно с углекислым газом использовать проволоку содержащую кремний и марганец. Это связано с тем, что при высоких температурах двуокись углерода распадается на оксид углерода и кислород. Последний оказывает пагубное воздействие на качество сварного соединения.

Использование защитных газов – это отличное решение при сваривании любых металлов. Но следует учитывать все особенности применяемых газов, электродов и других материалов, используемых для сварного соединения.