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

Технология на заваряването операции във връзка с към металните детайли днес позволяват високо ниво на организация на процеса по отношение на безопасността, ергономичността и функционалността. За това свидетелства разпространението на полуавтоматично и роботизирано оборудване за извършване на основни технологични операции при термичното съединяване на детайли. Заедно с това се повишават и изискванията към качеството на заварките. Заваряването в защитен газ е най-успешният процес на заваряване, при който работната зона може да бъде изолирана от атмосферни влияния.

Същността на технологията

Процесът на заваряване в среда на защитен газ е производен на комбинирането на на няколко метода термично въздействие върху металите с възможност за структурно свързване на детайлите. Методът се основава основно на процеса на електродъгово заваряване, който сам по себе си предлага оптимално управление на електрода и повърхността на детайлите с конструкции. Този формат позволява на потребителя да работи във всички позиции, като използва преносимо и компактно оборудване. Всичко това се отнася до организационната ергономичност на работното събитие, а същността на електрохимичните процеси на заваряване в защитен газ се разкрива от специфичната среда, в която се извършва операцията. На първо място, трябва да се подчертае значението на защитата на заваръчния басейн от неблагоприятното въздействие на атмосферния въздух. Прекият контакт на стопилката на детайла с кислород води до образуване на шлака по повърхността, окисляване на покритието и неконтролирано легиране на металната структура. Съответно, за да се избегнат такива влияния, се използват специални изолатори - покрития, насипни материали като флюс и газ, които се въвеждат в работната зона със специално оборудване. Последният метод на защита определя особеностите на разглеждания производствен метод на заваряване.

Общи правила за заваряване съгласно GOST 14771-76

Съгласно спецификациите на GOST този метод на заваряване може да се използва за едностранни и двустранни заварки, челни съединения, филетни съединения, Т-образни съединения и застъпващи се съединения. Що се отнася до основните параметри на процеса, те включват следното:

• Дебелина на детайлите - от 0,5 до 120 мм.
• Допустима грешка при заваряване от 12 mm ширина - 2 до 5 mm.
• Наклонът на повърхността на шева е позволен само в случай на плавен преход от един детайл към друг.
• Когато има значителни разлики в дебелините, заваряването трябва да се извърши предварително по посока на по-голямата от двете части към по-малката от тях.
• Вдлъбнатостта и изпъкналостта на ъгловите заварки съгласно допустимите отклонения по ГОСТ 14771-76 не трябва да надвишава 30 % от катета на образувания ъгъл, но същевременно да е в рамките на 3 mm.
• Размерът на допустимото отклонение на ръбовете преди заваряване зависи от дебелината на частите. Например при елементи с дебелина до 4 mm тази цифра е около 0,8-1 mm, а ако става дума за 100-милиметрови заготовки, разстоянието на отместване ще трябва да се вмести в 6 mm.

Използвани заваръчни газове

За заваряване всички газове се разделят на инертни и активни. Тъй като основната задача на газовата смес е изолационна функция, за най-ценни се смятат средите, които не влияят по никакъв начин на обработвания метал. Това включва инертни едноатомни вещества като хелий и аргон. Въпреки че в съответствие с ГОСТ заваряването в защитни газове трябва да се извършва в среда на въглероден диоксид, а комбинациите с кислородни смеси също са разрешени. В случай на реактивни газове те могат да окажат влияние върху метала както в разтопено, така и в твърдо състояние. Присъствието на газове в молекулярната структура на метала обикновено се счита за нежелателно, но има и изключения поради специфичния характер на тези комбинации при различни условия.

Характерът на въздействието на газовата среда върху метала

Струва си да се отбележи веднага отрицателни ефекти на газ при електродъгово заваряване на детайли. При охлаждане или силно нагряване разтворените в молекулярната структура газове могат да предизвикат образуването на пори, което логично понижава якостните свойства на продукта. От друга страна, водородните и кислородните атоми също могат да се комбинират с кислород да бъдат полезни в бъдещи операции по легиране. Да не говорим за полезността на активния защитен газ при заваряване на аустенитни сплави и стомани, които трудно се разтопяват, ако се използват инертни изолационни смеси. В обобщение, предизвикателството пред инженера по технологичните процеси не се състои в избора на подходяща газова смес, а по-скоро в създаването на условия, които могат да сведат до минимум вредните ефекти на активния газ върху заваръчния басейн, като същевременно запазят положителните ефекти на разтворимостта.

Техника на заваръчния процес

Към детайла и електрода се подава източник на електрически ток, който се използва за създаване и поддържане на заваръчна дъга. От момента на стартиране на дъгата операторът трябва да поддържа оптимално разстояние между електрода и образуваната заваръчна маса, като взема предвид стойностите на температурата и зоната на топлинно въздействие. Едновременно с това в работната зона се впръсква газ с помощта на горелка от свързана газова бутилка. Около дъгата се образува газова изолация. Интензивността на образуване на шевове зависи от конфигурацията на ръбовете и дебелината на детайлите. По правило съотношението на основния метал в структурата на заваръчния шев, който се образува при заваряване под защитен газ, е 15-35%. Работната дълбочина може да бъде до 7 мм, а дължината и ширината - между 10 и 30 мм.

Основно оборудване за заваряване в газови защити

Комплектът оборудване за този тип операции зависи от режима на заваряване и формата на производство. Техническата база се формира директно от полуавтоматични машини, окачени заваръчни глави, източници на енергия, токоизправители и цялостни автоматични модули с държачи за електроди, които до голяма степен освобождават оператора от необходимостта да извършва типични манипулации. Днес фокусът е върху механизираното заваряване в защитен газ с инфраструктура, състояща се също от газопровод, горелки, оборудване за лесно позициониране в различни позиции и др. д. За големите фабрики се предлагат специализирани станции с необходимото техническо оборудване за заваряване. За разлика от това, оптимизираният формат на такива задачи в вътрешни условия Необходим е само компактен инвертор с преобразуватели и газова бутилка с направляващи лопатки.

Спомагателно оборудване

спомагателни технически средства и уреди, които служат главно за комуникация между основното оборудване, но също така позволяват изпълнението на второстепенни задачи, които не са пряко свързани със заваряването. Тези устройства включват:

• Инфраструктура за газови бутилки, която включва серпентини, редуктори, нагреватели, корпуси и др. д.
• Инструменти за отстраняване и сепаратори, предназначени за да премахнете горивни продукти в работната зона. Това е особено вярно за операциите по заваряване в защитен газ с неконсумируем електрод, чиято стопилка не навлиза директно в структурата на обработваното изделие. По време и след операцията може да се наложи шлифоване на шева.
• Изсушител на въздуха. Елиминира и регулира влажността, която се съдържа във въглеродния диоксид. Вид изсушител, работещ при високи или ниски налягания.
• Филтриращи устройства. Почиства газовия поток от нежелани твърди частици, като осигурява чиста заварка.
• Измервателно оборудване. Обикновено се използват манометри за следене на едно и също налягане и разходомери за газ.

Режими на заваряване и техните параметри

Подходите към организацията на процеса на заваряване в този случай се различават по няколко критерия, което води до различни режими на работа. Например, процесите се разграничават според техническото изпълнение на задачата - ръчни, полуавтоматични и автоматични. При по-подробното изчисляване на процедурите за заваряване с екраниращ газ се вземат предвид следните параметри:

• Ток - диапазон 30 до 550A. Като правило, повечето стандартни приложения изискват източник 80-120 А.
• Дебелина на електрода - от 4 до 12 mm.
• Напрежение - средно от 20 до 100W.
• Скорост на заваряване - 30 до 60 m/h.
• Консумация на газова смес от 7 до 12 л/мин.

Изборът на производителност зависи до голяма степен от вида на метала, дебелината на обработвания детайл и условията операцията и изискванията на съединението, което трябва да се образува.

Ръчно заваряване

Ключови са уменията на оператора и характеристиките на електродите. Заварчикът има почти пълен контрол върху процеса, като подравнява дъгата към работната повърхност и следи за газовата смес от газовата бутилка. Когато става въпрос за производителност, на преден план са плътността на тока и силата на тока, както и дължината на заваръчния път. Ръчното заваряване в защитен газ най-често включва няколко преминавания, особено ако се обработват дебели детайли. В други случаи са необходими повече преминавания, за да се коригира заваръчният шев, да се промени дължината му и характеристиките на отлагането.

Полуавтоматично заваряване

Това е най-популярният процес на заваряване с екраниране днес. Основната разлика между този процес и ръчното заваряване е в механизираните елементи с токоизправители и възможността за автоматично подаване на тел от специална макара. При полуавтоматичното заваряване в газова защита операторът не трябва да спира, за да сменя консумативите, но техниката на взаимодействие на дъгата с повърхността на детайла все още зависи от потребителя. Операторът следи процес на формоване Операторът трябва да промени параметрите на заваръчното съединение, като регулира тока, променя ъгъла и т.н., но техниката на взаимодействие на дъгата с повърхността на детайла все още зависи от потребителя. д.

Автоматично заваряване

Напълно механизиран процес на заваряване, при което Потребителят може само косвено да влияе върху параметрите на консумативите, газовата смес и праховия поток. Технически операцията се подпомага от многофункционални станции и платформи с роботизирано оборудване. Във високоспециализирани модерни производствени съоръжения за автоматично заваряване в защитен газ се използва т.нар. трактор, който е оборудван с всички необходими функционални единици. Това е мобилен модул, който се движи по линията на заваръчния шев по време на процеса на заваряване и едновременно с това изпраща защитните смеси в зоната на заваряване. Основният компонент на такива модули е блокът за управление, който първоначално се захранва с набор от алгоритми с действия за всеки изпълняващ се елемент.

Заключение

Използването на кислородни защитни техники в заваръчната вана може да сведе до минимум, ако не и да елиминира, образуването на характерни дефекти на заваръчния шев. Това се отнася за неравности, пукнатини, обгаряния и други несъвършенства, които могат да възникнат поради контакта между разтопената повърхност на детайла и открития въздух. Предимството на заваряването в защитен газ пред заваряването с флюс е, че не е необходимо да се отстранява утайката от работната зона. Запазват се и други положителни характеристики на процеса, като например възможността за визуален контрол на качеството на полученото съединение. Ако говорим за недостатъците на метода, неговите отрицателни фактори са топлинното и светлинното излъчване на дъгата, което изисква специални мерки по отношение на личната защита на заварчика.