Дугове зварювання в захисному газі: опис технології, режими, способи

Дугове зварювання в захисному газі являє собою метод, який значно підвищує якість результату роботи. Ця технологія має ряд особливостей. Перш ніж застосовувати її, майстер повинен ознайомитися з основами дугового зварювання, яка проводиться в середовищі захисних газів. Про особливості цієї технології буде розказано далі.

Особливості методики

Одним з підвидів дугового з’єднання металевих виробів, заготовок є дугове зварювання в захисних газах. ГОСТом регламентований процес, під час якого в точку плавлення подається газ. Це може побут аргон, кисень, азот чи інші різновиди. Існують певні особливості такого процесу.

Кожен зварювальник знає, що якість зварного шва залежить не тільки від умінь майстра, а ще й від умов в точці плавлення. В ідеальному випадку тут повинні бути присутніми тільки електрод і присадні матеріали. Якщо сюди потрапляють інші елементи, вони здатні чинити негативний вплив на зварювання. Місце спайки буде з-за цього недостатньо міцним.

Технологія ручного дугового зварювання в захисному газі з’явилася ще в 1920 році. Застосування подібних субстанцій дозволяє зробити шви без шлаку. Вони характеризуються високою чистотою, не покривається мікротріщинами. Цей метод активно застосовується у промисловості при створенні різних елементів з металу.

Особливі пропорції захисних газів дозволяють зняти напругу в зоні розплаву. Тут не виникають пори, що помітно підвищує якість спайки. Шов стає міцніше.

У промислових умовах під час зварювальних робіт застосовують стрижні, змішані з аргоном і діоксидом вуглецю. Завдяки такій комбінації дуга стає постійною, оберігаючи зони розплаву від протягів. Це дозволяє з’єднати тонкі листи металу.

Якщо ж потрібно виконати глибоку проплавку, змішують вуглекислий газ і кисень. Цей склад має окисними властивостями, захищає шов від пористості. Існує безліч методик, які припускають застосовувати різні гази в ході зварювальних робіт. Вибір залежить від особливостей проведення цього процесу.

Техніка зварювання

Існують різні режими дугового зварювання в середовищі захисного газу. Застосовується дві основні методики. Перша з них передбачає застосування плавящихся шпилів. По них проходить струм, а стрижень з-за цього розплавляється, утворюючи міцний шов. Цей матеріал забезпечує міцне з’єднання.

Друга методика передбачає проведення дугового зварювання в захисному газі неплавким електродом. В цьому випадку струм також проходить по стержню, але матеріал з’єднується завдяки розплавлення країв металевих деталей, заготовок. Матеріал електрода не стає частиною шва.

В ході проведення подібних маніпуляцій застосовуються різні гази:

  • Інертні. Такі субстанції не мають запаху і кольору. У атомів присутній щільна оболонка з електродів. Це обумовлює їх інертність. До інертних газів відносяться аргон, гелій і т. д.
  • Активні. Розчиняються в металевій заготовці, вступаючи з нею в реакцію. До таких середовищ відносяться діоксид вуглецю, водень, азот і т. д.
  • Об’єднані. В ході певних процесів потрібно застосовувати обидва різновиди газів. Тому зварювання проходить в середовищі як активних, так і інертних газів.

Щоб вибрати газову середу, враховують склад металу, економічність самої процедури, а також властивості спайки. Можуть враховуватися й інші нюанси.

В ході застосування інертних газів стійкість дуги підвищується, що дозволяє виконати глибоку расплавку. Подібні речовини подаються в зону розплаву кількома потоками. Якщо він йде паралельно хребту, це центральний потік. Також є бічні і концентричні струменя. Також газ може подаватися в рухому насадку, встановлену над робочим середовищем.

Дивіться також:  Розведення риби у УЗВ: переваги, обладнання та нюанси

Варто відзначити, що при дуговому зварюванні, яка відбувається в газовій ванні, теплові параметри прийнятні для виробництва шва потрібної моделі, якості та розміру.

Вибір режиму

Щоб відповідати вимогам ГОСТ, дугове зварювання в захисних газах може проводитись у різних режимах. Для цього в більшості випадків вимагається застосування інверторів напівавтоматичного типу. За допомогою такої апаратури стає можливим регулювати потік струму, його напруги.

Інверторні напівавтомати служать джерелом живлення. Вони можуть відрізнятися потужністю, а також опціями. Експлуатаційні якості залежать від моделі. Для більшості стандартних операцій, в ході яких не потрібне проведення зварювання товстих або нечасто використовуваних сплавів, що застосовуються прості апарати.

Автоматичне дугове зварювання в середовищі захисних газів розрізняється масою параметрів:

  • Радіус дроту.
  • Діаметр дроту.
  • Сила електрики.
  • Напруга.
  • Швидкість подачі контакту.
  • Витрата газу.

Існують напівавтоматичні режими дугового зварювання в захисних газах також поділяють на локальні та загальні. У першому випадку захисний газ поступає з сопла в зону зварювання. Цей варіант застосовується частіше. За допомогою локальної зварювання можна поєднати різні матеріали, але результат не завжди може бути задовільним.

При використанні локальної подачі газу в зону розплаву може потрапляти повітря. Це знижує якість шва. Чим більша заготовка, яку потрібно зварити, тим гірше буде результат при використанні такої методики.

Якщо треба зварити великогабаритні деталі, застосовуються камери, в яких регулюється атмосфера. З них відкачується повітря, створюється вакуум. Далі в камеру завантажують потрібний за технологією газ. За допомогою дистанційного керування виконується зварювання.

Підготовка до зварювання

Щоб правильно виконати процедуру з’єднання металевих заготовок, потрібно розуміти сутність дугового зварювання в захисному газі. Зварювання вимагає правильної підготовки. Ця процедура завжди однакова, незалежно від технології зварювання. Спочатку кромок надають правильну геометрію. Це визначається Гост 14771-76.

Механізоване дугове зварювання в захисному газі застосовується для повної проварки сплаву, що дозволяє повністю з’єднати краю заготовки. Зазору між ними не залишається. Якщо ж присутній певний відступ, оброблення країв, проварку можна провести для заготівлі, товщина якої не перевищує 11 мм.

Для збільшення продуктивності в процесі автоматичного зварювання проводиться оброблення країв заготовок без укосів.

Після проведення зварювання у вуглекислому газі потрібно очищати всю площину шва від бруду і шлаку. Щоб забруднення було менш значним, поверхні обробляють особливими складами. Найчастіше це аерозолі, які розпилюють на метал. Чекати його висихання не потрібно.

В ході подальшої збірки застосовуються стандартні запчастини, наприклад, клини, прихватки, скоби і т. д. Конструкція перед початком роботи вимагає ретельного огляду.

Переваги і недоліки

Ручне і автоматичне дугове зварювання в захисних газах має як переваги, так і недоліки.

До позитивних якостей цього методу відносяться:

  • Якість шва виходить дуже висока. Цього не можуть забезпечити інші методики зварювання.
  • Більшість захисних газів коштує відносно недорого, тому процес зварювання не дорожчає сильно. Навіть дешеві гази забезпечують якісний захист.
  • Досвідчений зварник, який раніше застосовував інші методики, легко освоїть і цю технологію, тому поміняти специфіку маневрів зможе навіть велике підприємство з великою кількістю співробітників в штаті.
  • Процес універсальний, дозволяє зварити як тонкі, так і товсті листи металу.
  • Продуктивність висока, що позитивно позначається на результатах роботи виробництва.
  • Методика застосовується не тільки для зварювання чорних, але і кольорових металів і сплавів.
  • Процес зварювання при використанні газової захисної ванни легко піддається модернізації. Його можна переробити з ручного в автоматичний.
  • Процес зварювання можна пристосувати до всіх тонкощів виробництва.
Дивіться також:  Продуктовий ритейл: поняття, визначення, розвиток ринку та прогнози

Автоматичне і ручне дугове зварювання в середовищі захисних газів має і певні недоліки:

  • Якщо зварювання проводиться на відкритій ділянці, потрібно забезпечити хорошу герметичність камери. В іншому випадку захисні гази можуть зникати.
  • Якщо ж зварювання проводиться в приміщенні, тут обов’язково має бути облаштована якісна система вентиляції.
  • Деякі різновиди газів коштують дорого (наприклад, аргон). Це підвищує собівартість продукції, здорожує весь процес виробництва.

Різновиди газів

Дугове зварювання в середовищі захисних газів здійснюється в різних середовищах. Вони можуть бути активними або інертними. До останніх відносяться такі речовини як Ar, He та інше. Вони не розчиняються в залозі, не вступають з ним в реакцію.

Інертні гази застосовують для зварювання алюмінію, титану та інших популярних матеріалів. Дугове зварювання в захисному газі неплавким електродом застосовується для сталі, яка погано піддається плавленню.

Активні гази також застосовуються в ході проведення подібних робіт. Але в цьому випадку частіше використовують дешеві різновиди, наприклад, азот, водень, кисень. Одним з найпопулярніших речовин, які застосовуються під час зварювання, є двоокис вуглецю. За ціною це самий вигідний варіант.

Особливості газів, що найчастіше застосовуються в ході процесу зварювання, наступні:

  • Аргон не запалюється, а також не вибухонебезпечний. Він забезпечує якісний захист зварного шва від несприятливих зовнішніх впливів.
  • Гелій поставляється в балонах з підвищеною стійкістю до тиску, який тут досягає 150 атм. Зріджується газ при дуже низькій температурі, що досягає -269ºС.
  • Двоокис вуглецю є неотруйним газом, який не має запаху і кольору. Це речовина добувають з димових газів. Для цього використовується спеціальне обладнання.
  • Кисень є речовиною, що сприяє горінню. Його отримують за допомогою охолодження з атмосфери.
  • Водень при контакті з повітрям стає вибухонебезпечним. При зверненні з таким речовиною важливо дотримуватися всі вимоги безпеки. Газ не має кольором і запахом, допомагає процесам запалення.

Особливості зварювання в вуглекислоті, азоті

Дугове зварювання в захисному газі плавким електродом проводиться при використанні вуглекислоти. Це найдешевша методика, яка сьогодні користується великим попитом. Під впливом сильного нагріву в зоні плавлення СО₂ перетворюється у та О. Щоб вберегти поверхню від окислювальної реакції, в дроті присутні кремній і марганець.

Це також призводить до деяких незручностей. Кремній і марганець вступають між собою в реакцію, утворюючи шлак. Він проступає на поверхні шва, вимагаючи усунення. Це виконати нескладно. На якість зварного шва це обставина ніякого впливу не має.

Перед початком роботи з балона видаляють воду, для чого його перевертають. Це потрібно робити з певною періодичністю. Якщо не виконати таку маніпуляцію, шов стане пористим. Його міцнісні якості будуть невисокими.

Дугове зварювання в захисному газі може виконуватися за допомогою азоту. Ця технологія застосовується для пайки мідних заготовок або деталей з нержавіючої сталі. З цими сплавами азот не вступає в хімічну реакцію. В ході проведення зварювання застосовуються графітові та вугільні електроди. Якщо застосовувати для цих цілей вольфрамові контакти, це викликає їх перевитрата.

Важливо правильно налаштовувати обладнання. Це залежить від складності зварювання, типу матеріалу та інших умов. Найчастіше застосовується обладнання з напругою 150-500 А. Воно створює дугу 22-30, а витрата газу при цьому становить 10 л/хв.

Дивіться також:  Сталь 20Х13: характеристики, застосування і аналоги

Процес зварювання

Дугове зварювання в захисному газі є ефективною методикою. Але щоб цього домогтися, майстер повинен виконувати всі вимоги, висунуті стандартів до цього процесу. Ця методика дещо відрізняється від інших технік, що майстер повинен обов’язково враховувати.

Спочатку метал готують для проведення процесу зварювання. При використанні такої технології ця процедура робить менший вплив на результат, але проводити її треба. Далі проводиться налаштування обладнання у відповідності з параметрами зварювання. Враховується товщина і тип матеріалу.

Коли обладнання буде готове, проводиться розпалювання дуги. При цьому підпалювати полум’я пальника. Деякі різновиди зварювання передбачають проведення попереднього прогріву заготовки. Для цього спочатку включають пальник, за допомогою якої проводиться попередня обробка металу.

Коли навколо дуги почне утворюватися зварювальна ванна, починають подавати дріт. Для цього обладнання оснащують спеціальним подавальним пристроєм. Воно поставляє дріт в зону розплаву з певною швидкістю. Якщо потрібно зробити довгий шов, це зручно, так як дугу не доведеться розривати. Для цього застосовується неплавка електрод, який підтримує дугу тривалий час.

Якщо зварювання відбувається при використанні постійного струму, його полярність повинна бути зворотною. Це скорочує вірогідність розбризкування, але підвищується витрата металу. Коефіцієнт наплавлення при використанні подібної методики помітно знижується. При прямій полярності він зростає в 1,5 разу.

Ванну бажано вести зліва направо (якщо майстер правша). Так буде видно процес формування шва. Також всі дії треба виконувати в напрямку до себе. Шов створюється просто, від майстра потрібно тільки рівно вести апарат на перманентної швидкості.

Дуга відривається від заготовки в зворотному напрямку щодо руху зварювання. У деяких випадках після такої маніпуляції може знадобитися додатковий прогрів.

Обладнання

Дугове зварювання в захисному газі проводиться за допомогою спеціального обладнання. Воно застосовує стандартні джерела електроживлення, а також володіє функцією регулювання напруги.

Агрегати для зварювання оснащуються пристроєм, що передає дріт. Також тут передбачені вузли для подачі газів у зону плавлення за допомогою шлангів з балонів. Процедура зварювання проводиться при постійній високій частотності струму. Від правильності регулювання залежить стабільність дуги. Також настроюється швидкість подачі дроту. Найбільш популярними агрегатами для проведення подібної зварювання є:

  • «Імпульс 3А». Застосовується для зварювання алюмінію, але недоліком є мала функціональність приладу. Його також можна застосовувати для зварювання чорних металів, а також створення стельових швів.
  • «ПДГ-502». Застосовується для проведення спайки у вуглекислому газі. Апарат надійний і продуктивний. Працює від мережі 220 В, так і 380 Ст. Електрика може регулюватися від 100 до 500 А.
  • «УРС 62А». Застосовується при зварюванні в польових умовах. Переважно використовується для зварювання алюмінію, але може і обробити титан.

Засоби захисту

Зварювальні роботи при використанні газу відрізняються високим ступенем небезпеки, особливо при використанні вибухонебезпечних речовин. Тому зварник повинен застосовувати в роботі індивідуальні засоби захисту. Вони повинні закривати шкіру, очі, не дозволяти майстру вдихати шкідливі пари.

Навіть якщо проводиться короткочасна зварювання у власному гаражі, майстер повинен застосовувати спеціальну маску, респіратор і термостійкі краги. У цьому випадку робота буде виконуватися в безпечному режимі, що також сильно впливає на якість результату.