Зварювальні технології застосовуються в різних галузях діяльності людини. Універсальність зробила зварювання в середовищі захисних газів невід'ємним елементом будь-якого виробництва.
Цей різновид дозволяє легко з'єднувати метали товщиною від 1 мм до декількох сантиметрів у будь-якому положенні простору. Поступово зварювання в захисному середовищі витісняє традиційне зварювання електродами.
Сутність зварювального процесу в середовищі захисних газів
Зварювальний процес використовується для створення постійного з'єднання різних металів. Воно досягається нагріванням сполучуваних елементів до температури, близької до температури плавлення. Розігрів відбувається за допомогою електричної дуги, яка має температуру горіння від 7 000 до 18 000 ° C. Це дозволяє нагріти зварюваний метал і утворити зварювальну ванну, яка заповнюється розплавленим електродом.
Для того щоб електрична дуга стабільно горіла, а також щоб повітря не впливало на зварювання, в зону горіння подається захисний газ, який створює купол, що перешкоджає окисленню.
Зварювання в середовищі захисних газів застосовується там, де просте зварювання електродом в обмазці не дає результату. Це сполука таких металів, як:
- мідь;
- бронза;
- титан;
- молібден;
- хром та ін.
На сучасних автоматичних виробництвах застосовується механізоване зварювання в середовищі захисних газів. З її допомогою варять не тільки кольорові метали, а й чорні (різновиди сталі).
Переваги методу
Цей різновид зварювання має безліч достоїнств.
- Дозволяє зварювати кольорові метали. Складність їх зварювання полягає в тому, що вони мають низьку температуру плавлення при високій окислюваності, що забруднює зварювальну зону оксидами і створює складність в отриманні якісного шва.
- Високий температурний нагрів. Це дає можливість локалізувати зварювальну зону в малих межах. У підсумку зварюваний метал не змінює своїх механічних властивостей через перегрів.
- Висока продуктивність. Зварювання в середовищі захисних газів дає можливість автоматизувати процес за рахунок використання дроту, намотаного на котушку, і автоматичної її подачі.
- Відсутність шлаку. Не витрачається час на його видалення.
Недоліки зварювання в захисному середовищі
До недоліків цього виду зварювання можна віднести громіздкість обладнання. Крім самого зварювального апарату, в комплекті йдуть газові балони, редуктори, газова арматура.
Витратні матеріали дорожчі, ніж для звичайного електродугового зварювання.
На сучасних підприємствах основним критерієм економічної доцільності є час, витрачений на виробництво. Там впроваджують системи автоматичного зварювання в середовищі захисних газів. Тому велика вартість матеріалів компенсується високою продуктивністю.
Наскільки міцні зварювальні з "єднання
Зварювання металів створює міцну сполуку. Воно набагато міцніше, ніж сполука болтами або заклепками. До того ж там, де потрібно створити герметичність, зварювання незамінне. Основне обмеження в її застосуванні - це нездатність витримувати динамічні навантаження, які змінюються як за величиною, так і за вектором впливу. Саме з цієї причини в літакобудуванні застосовують заклепки замість зварних сполук.
Міцність зварювального шва залежить від використовуваних матеріалів, дотримання технології і правильного розділення зварюваних кромок.
Різновиди обладнання
Зварювання в середовищі захисних газів має два різновиди:
- Неплавним електродом. Електрична дуга створюється вольфрамовим стрижнем, який не плавиться в процесі. Матеріал для заповнення зварювальної ванни подається вручну у вигляді шматка дроту.
- Електродом, що плавиться. Тут електрична дуга створюється автоматично подаваним дротом, на який надходить електричний струм. Цей дріт плавиться і заповнює собою зварювальну ванну, формуючи шов.
Залежно від цього обладнання для зварювання в середовищі захисних газів ділиться на два типи:
- Зварювальні трансформатори та інвертори, обладнані пальником з вольфрамовим наконечником.
- Зварювальні напівавтомати. Зараз цей вид обладнання отримав найбільше поширення. З їх допомогою можна зварювати весь спектр металів. Вони мобільні і мають велику продуктивність. Зварювання напівавтоматом в середовищі захисних газів використовується як в гаражах і приватних господарствах, так і на серйозних підприємствах.
- Лазерно-дугова зварювання. Це вид гібридного обладнання, де додатково до зварювальної дуги від вольфрамового електрода, створюється глибоке розплавлення лазерним променем. У цьому випадку застосовується пристосування, що поєднує в собі лазерну оптику і пальник з вольфрамовим наконечником.
Які гази використовуються
Існує кілька різновидів застосовуваних газів, які можна розділити на 3 групи: інертні, активні та комбіновані.
До інертних газів відносяться: гелій, аргон. Гелій легше повітря і більш дорогий у виробництві, застосовується рідше. Але дуга в ньому набирає більшої температури, ніж в аргоні, тому зварювання в середовищі гелію має більшу продуктивність. Його застосовують для зварювання сплавів алюмінію і магнію.
Аргон має більш широке застосування. Його використовують для зварювання відповідальних деталей, а також рідкісних і кольорових металів.
Азот можна віднести до умовно інертних газів. Його застосовують тільки для зварювання міді та її сплавів, щодо яких він не активний.
Активні гази хоч і захищають зварювальну зону, проте самі розчиняються в металі шва, змінюючи його склад. До них належать вуглекислий газ і кисень. CO2 використовують для зварювання чорних металів: низько- і середньовуглецевих сталей, чавуну, низьколегованих сталей тощо.
Кисень йде тільки в суміші з інертними газами.
Комбінації газових сумішей застосовують у різних пропорціях для збільшення стабільності зварювального процесу і поліпшення механічних характеристик зварного шва.
Витратні матеріали
Для напівавтоматичного зварювання в середовищі захисних газів використовується дріт, згорнутий в котушки. Вона має понад 80 різновидів. Її діаметр - від 0,3 до 12 мм. Мотки, в які вона згорнута, важать від 1,5 до 40 кг. Дріт підбирають такий же за складом, як зварювані деталі.
Неплавний електрод може бути як з вольфраму, так і з вуглецю. Вольфрамовий електрод являє собою дріт діаметром 0,5-3 мм або прутки діаметром 5-8 мм. Матеріалом для присадки служить дріт діаметром 1,6-5 мм.
Підготовка до зварювальних робіт
Зварювання в захисному середовищі виконується в основному для зварювання відповідальних деталей. Тому перша вимога - це висока кваліфікація робітника. Для виконання подібних робіт допускаються зварювальники не нижче 5 розряду, які пройшли навчання і отримали допуск.
Перед початком робіт, незалежно від наявного посвідчення, зварювальника змушують зварити встик зразок, який буде перевірений на міцність. ГОСТ зварювання в середовищі захисних газів визначає, яке зусилля на розрив повинен витримувати цей зразок.
Приміщення для зварювальних робіт має містити мінімум пилу. Забороняються всі види робіт з її освітою (різання, шліфування, заточні роботи).
Повітря в приміщенні має бути теплим і сухим. Для цього встановлюються термометри і гігрометри. Температура повинна бути не нижче 16 ° C.
Гарне освітлення має давати огляд зварювальної зони і дозволяти вчасно знаходити дефекти, що виникають у різних режимах зварювання в середовищі захисних газів.
У приміщенні не допускаються протяги. Швидкість потоку повітря не повинна перевищувати 0,5 м/с.
Поради та рекомендації
Щоб отримати якісне з'єднання, потрібно виконати підготовчі роботи.
- Правильно розділяти кромки зварюваних елементів. Від цього залежить провар і наповнення металом зварювальної ванни.
- Ретельно очистити зварювану поверхню від забруднень, іржі.
- Підібрати тиск захисного газу. Якщо тиск високий, то буде надмірне охолодження зварювальної зони. Низький тиск призведе до формування пір у зварювальному шві.
- Вибрати оптимальну силу струму. Вона підбирається виходячи з товщини зварюваного металу. Подача дроту регулюється залежно від сили струму.
- Для отримання якісного шва пальник необхідно періодично очищати від окаліни. Якщо цього не робити, то поступово окаліну зменшить внутрішній діаметр пальника, і захисний газ буде подаватися в зону горіння неправильним факелом. Також окаліну ускладнюватиме подачу дроту. Для зменшення утворення нагару на пальнику можна застосовувати силікон. Їм змащується внутрішня частина пальника. Дуже зручні аерозольні балончики для зварювальних робіт.
Зварювання в середовищі захисних газів - відповідальний процес, який багато в чому залежить від людського фактора. Дотримання заходів безпеки, застосування захисних засобів допоможуть не тільки якісно виконати роботу, а й зберегти здоров'я.
