Рекомендации и нюансы
Полуавтоматическая сварка МИГ/МАГ нержавеющих металлов имеет ряд особенностей, которые необходимо учесть при проведении сварочных работ:
- Иногда сварку нержавейки выполняют в режиме Double Pulse – двойной пульс. В данном режиме происходит наложение двух импульсов (низкого и высокого) на сварочный базовый ток. Во время высокого импульса достигается высокоэффективная сварка, а в период низкого импульса металл остывает, исключается образование подтеков и коробления В высокий период импульса сварочная капля «вгоняется» в зону расплава, без включения коротких замыканий, а в низкий период происходит остывание металла, исключая образование наплывов и подтеков. . В режиме Double Pulse достигается идеальный теплообмен плавления присадочного материала и ванны нержавейки, и повышается качество шва. Режим «Двойного пульса» реализован в аппарате TRITON ALUMIG 250P Dpulse Synergic.
- Сварка осуществляется при обратной полярности. Сварка при прямой полярности осуществляется только под флюсами.
- В качестве защитного газа применяется смесь углекислоты и аргона.
- Вылет присадочной проволоки должен быть в пределах 6-12 миллиметров. Средний расход газовой смеси настраивать в пределах 6-12 м³/мин.
- Сварка осуществляется углом горелки назад для достижения глубокого проплавления и правильной формы шва. Сварка углом вперед используется для тонколистовых металлов, когда необходима небольшая глубина провара с широкой формой шва.
Обработка нержавейки после проведения сварочных работ
При сварке нержавейки полуавтоматом в режиме МИГ/МАГ образуется пористый слой окиси на поверхности заготовки. При этом хром, который содержится в металле, ослабляет свойства стали, подвергая ее коррозии. Для устранения этих дефектов нужно выполнять тщательную подготовку и обработку изделий после завершения сварочного процесса.
Перед началом работ необходимо:
- очистить рабочую поверхность заготовки от следов масла, ржавчины и т.д.;
- обезжирить поверхность изделия с помощью ацетона или растворителя.
В конце сварочного цикла следует проверить внешний вид шва, и при необходимости выполнить очистку и шлифовку.
Активные газы
Углекислый газ (двуокись углерода) – бесцветен, не ядовит, тяжелее воздуха. При нормальных условиях (760 мм рт. ст. и 0°С) плотность углекислого газа в 1,5 раза выше плотности воздуха. Углекислый газ хорошо растворяется в воде. Жидкая углекислота – бесцветная жидкость, плотность которой сильно изменяется с изменением температуры. Вследствие этого она поставляется по массе, а не по объему. При испарении 1 кг жидкой углекислоты в нормальных условиях образуется 509 л углекислого газа.
Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. Однако при концентрациях более 5% (92 г/м3) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека. Так как двуокись углерода в 1,5 раз тяжелее воздуха она может накапливаться в слабопроветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать удушье. Помещения, где производится сварка с использованием двуокиси углерода, должны быть оборудованы общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией.
Основными примесями углекислого газа, отрицательно влияющими на процесс сварки и свойства швов, являются воздух (азот воздуха) и вода. Воздух скапливается над жидкой углекислотой в верхней части баллона, а вода – под углекислотой в нижней части баллона. Повышенное содержание воздуха и водяных паров в углекислоте может при сварке привести к образованию пор в швах, которые чаще всего появляются в начале и конце отбора газа из баллона. Чтобы снизить содержание влаги в поступающем на сварку углекислом газе до безопасного уровня, на его пути устанавливают осушитель. Для улавливания влаги осушитель заполнен хлористым кальцием, силикагелем или другими поглотителями влаги.
При выпуске газа из баллона вследствие эффекта дросселирования и поглощения теплоты при испарении жидкой углекислоты газ значительно охлаждается. При интенсивном отборе газа возможна закупорка редуктора замерзшей влагой, содержащейся в углекислоте, а также сухим льдом. Во избежание этого рекомендуется подогревать выходящий из баллона углекислый газ. Для этого используют электрические подогреватели газа, которые устанавливаются перед редуктором.
Углекислый газ оказывает на металл сварочной ванны окисляющее, а также науглероживающее действие. Из легирующих элементов ванны наиболее сильно окисляются алюминий, титан и цирконий, менее интенсивно – кремний, марганец, хром, ванадий и др.
Кислород – это бесцветный нетоксичный газ без запаха. Является сильным окислителем. Накопление кислорода в воздухе помещений создает опасность возникновения пожаров. Поэтому объемная доля кислорода в рабочих помещениях не должна превышать 23 %. В зависимости от содержания кислорода и примесей технический газообразный кислород изготовляют трех сортов. Содержание кислорода в первом сорте должно быть не менее 99,7 об. %, во втором – не менее 99,5 об. % и в третьем – не менее 99,2 об. %.
В сварочном производстве кислород широко применяют для газовой сварки и резки, а также при дуговой сварке как составную часть защитной газовой смеси. Кислород уменьшает поверхностное натяжение металла, и поэтому с увеличением его содержания в смеси на основе аргона критический ток (перехода крупнокапельного переноса в мелкокапельный, см. Сварка плавящимся металлическим электродом в защитных газах (МIG/МАG)) уменьшается. Обычно содержание кислорода в смеси с аргоном не превышает 2-5%. В такой среде дуга горит стабильно. Перенос металла мелкокапельный с минимальным разбрызгиванием.
Азот – бесцветный газ, без запаха, не горит и не поддерживает горение. В сварочном производстве азот находит ограниченное применение. Азот не растворяется в расплавленной меди и не взаимодействует с ней, и поэтому может быть использован при сварке меди в качестве защитного газа. По отношению к большинству других металлов азот является активным газом, часто вредным, и его концентрацию в зоне плавления стремятся ограничить. Азот также применяется при плазменной резке и как компонент газовой смеси при сварке аустенитной нержавеющей стали.
Водород – не имеет цвета, запаха и является горючим газом. Водород редко используют в в качестве защитного газа. Так как смеси водорода с воздухом или кислородом взрывоопасны, при работе с ним необходимо соблюдать правила пожарной безопасности и специальные правила техники безопасности. При работе с водородом необходимо следить за герметичностью всех соединений, т.к. он образовывает с воздухом взрывчатые смеси в широких пределах.
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.
| Газ | Плотность кг/м3 | Теплоемкость, Дж/г oС | Теплопроводность, вт/м oС | Энергия диссоциации, эВ | Потенциал ионизации, В | Сечение столкновения, м2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ar | 1,783 | 0,524 | 0,19 | не диссоц. | 15,76 | 2,5∙10-20 |
| He | 0,178 | 5,242 | 1,66 | не диссоц. | 24,58 | 10∙10-20 |
| CO2 | 1,977 | 0,821 | 0,19 | 5,5 | 14,3 | 25∙10-20 |
| H2 | 0,090 | 14,246 | 2,36 | 4,48 | 15,4 | 130∙10-20 |
| O2 | 1,429 | 0,916 | – | 5,08 | 12,5 | 20∙10-20 |
| N2 | 1,251 | 1,039 | 0,29 | 7,37 | 15,5 | 20∙10-20 |
| Воздух | 1,293 | 1,006 | – | – | – | – |
Смеси защитных газов
Иногда является целесообразным употребление газовых смесей. За счет добавок активных газов к инертным удается повысить устойчивость дуги, увеличить глубину проплавления, улучшить формирование шва, уменьшить разбрызгивание, повысить плотность металла шва, улучшить перенос металла в дуге, повысить производительность сварки. Существенное значение при выборе состава защитного газа имеют экономические соображения.
Смесь аргона и гелия. Газовые смеси гелий-аргон применяются в основном для сварки цветных металлов: алюминий, медь, никелевых и магниевых сплавов, а также химически активных металлов. Оптимальным является соотношение 35 – 40% аргона и 60 – 65% гелия. Так в полной мере реализуются преимущества обоих газов: аргон обеспечивает стабильность дуги, гелий – высокую глубину проплавления.
Смеси аргона с кислородом или углекислым газом. Благодаря добавке окислительных газов обеспечивается существенное снижение поверхностного натяжения жидкого металла расплавляемой электродной проволоки, уменьшение размеров образующихся и отрывающихся от электрода капель. Расширяется диапазон токов при сохранении стабильного ведения процесса сварки. Обеспечивается лучшее формирование металла шва и меньшее разбрызгивание, лучшая форма провара и меньшее излучение дуги, по сравнению со сваркой в чистом аргоне, а также в чистом углекислом газе. При добавлении кислорода наблюдается снижение критического тока, при котором крупнокапельный перенос металла переходит в мелкокапельный.
В таблице ниже приводятся основные характеристики газовых смесей для сварки МИГ/МАГ.
| Толщина металла | Вид переноса | Рекомендуемый защитный газ | Достоинства |
|---|---|---|---|
| Углеродистые стали | |||
| До 2 мм. | С короткими замыканиями | Ar + СО2 Ar + СО2 + О2 | Легкое управление ванной при сварке во всех пространственных положениях. Хорошее проплавление. |
| 2 – 3 мм | Ar + (8…25)% СО2 Ar + He + СО2 | ||
| Более 3 мм | СО2 Ar + (15…25)% СО2 | ||
| Ar + 25% СО2 | Подходит для больших токов и высоких скоростей сварки | ||
| Ar + 50% СО2 | Применяется при сварке во всех пространственных положениях. Обеспечивает глубокое проплавление. Допускает высокие скорости сварки. | ||
| СО2 | Глубокое проплавление и высокая скорость сварки (однако, возможны прожоги). | ||
| Струйный | Ar + (1…8)% СО2 | Высокая стабильность дуги. Хорошее сплавление, внешний вид и форма шва. Легкое управление ванной. | |
| Более 2 мм | Импульсный | Ar + (2…8)% О2 Ar + (5…20)% СО2 | Стабильный управляемый мелкокапельный перенос. |
| Низко- и высоколегированные стали | |||
| До 2,5 мм | С короткими замыканиями | Ar + (8…20)% СО2 | Высокая стабильность дуги. Хорошее сплавление, внешний вид и форма шва. Легкое управление ванной. |
| Более 2,5 мм | Струйный | Ar + 2% О2 Ar + (5…10)% СО2 | Снижение вероятности подрезов. Глубокое проплавление и хорошие механические свойства шва. |
| Импульсный | Ar + 2% О2 Ar + 5% СО2 | Стабильный управляемый мелкокапельный перенос. | |
| Нержавеющая сталь, никель, никелевые сплавы | |||
| До 2 мм | С короткими замыканиями | Ar + (2…5)% СО2 | Легкое управление ванной. Предупреждает возникновения прожогов. |
| Более 2 мм | Ar + (2…5)% СО2 | Низкое содержание СО2 в смеси уменьшает науглероживание, которое может способствовать возникновению межкристаллитной коррозии в некоторых сплавах. Применяется для всех положений сварки. | |
| Струйный | Ar + (1…2)% О2 Ar + (2…5)% СО2 | Хорошая стабильность дуги. Низкая вероятность подрезов. | |
| Более 2 мм | Импульсный | Ar + (1…2)% О2 | Стабильный управляемый перенос в широком диапазоне режимов сварки. |
| Медь, медно-никелевые сплавы | |||
| До 3 мм | С короткими замыканиями | He + 10% Ar He + 25% Ar Ar + He | Хорошая стабильность дуги и легко управляемая сварочная ванна. |
| Более 3 мм | Струйный | He + Ar He или Ar | Высокое тепловложение. Сварка в чистом гелии применяется для больших толщин. |
| Импульсный | He или Ar | Стабильный управляемый мелкокапельный перенос. | |
| Алюминий | |||
| До 12 мм | Струйный, Импульсный | Ar | Стабильная дуга и перенос металла. Разбрызгивание незначительное или отсутствует. |
| Более 12 мм | He + (20…50)% Ar Ar + He | Высокое тепловложение. Хорошее проплавление. Минимальная пористость. | |
| Магний, титан и другие, химически активные металлы | |||
| Весь диапазон толщин | Струйный | Ar | Обеспечивается более стабильная дуга, чем в смесях, где преобладает гелий |
| Ar + (20…70)% He | Более высокое тепловложение и сниженная вероятность возникновения пористости. |
Сварка нержавейки полуавтоматом с другими типами металлов
Современная MIG/MAG-сварка полуавтоматом используется для соединения алюминиевых, высоколегированных, низколегированных металлов и разных сплавов с нержавейкой. Рассмотрим особенности сварки полуавтоматом нержавейки с другими металлами:
- сварка с черными металлами – снижается текучесть металла, защищается рабочая поверхность от воздействия атмосферы;
- при сварке металлов марки Ст40 с нержавейкой используется проволока 08Г2С, что позволяет исключить деформацию шва (разрыв) по границе с черным металлом при остывании;
- при сварке меди с нержавейкой используют легкоплавкие припои и флюс;
- импульсный режим сварки нержавейки с алюминием и другими металлами позволяет добиться хорошую коррозийную стойкость, качественный провар с контролируемым тепловложением;
- сварку алюминия с нержавейкой рекомендуется выполнять в импульсном режиме в среде аргона с использованием медно-порошковой проволоки.
Подбор напряжения и скорости подачи проволоки
Устанавливаемые значения скорости подачи проволоки (которая определяет величину тока сварки, I) и напряжения (U) зависят от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения, пространственного положения, типа и диаметра сварочной проволоки, типа защитного газа которые планируется использовать. Эти контрольные значения можно найти в таблицах справочников или нормативной документации. Данные таблицы помогают найти корректную начальную точку сочетания этих параметров. Данная точка должна находиться внутри рабочей области параметров сварки для выбранного сочетания сварочных материалов, и при этом обеспечивать корректную величину тепловложения требуемую для изделия.
- Выбранное соотношение параметров
- Рабочая области параметров сварки
- Тепло выделяемое дугой
При сварке человек не видит, в какой точке рабочей области параметров он находиться. Однако это можно оценить по поведению дуги и результату сварки. Если параметры подобраны корректно, дуга стабильна и имеет правильную длину. При этом тепловложение в изделие оптимально и брызг не образуется. Наплавленный валик имеет гладкую поверхность и плавный переход к основному металлу. Рассмотрим, что произойдет, если рабочая точка выйдет из рабочей области параметров. Для примера возьмем сварку «короткой дугой» в углекислом газе. Сначала поднимем напряжение, оставив скорость подачи неизменной.
Для данной скорости подачи проволоки напряжение слишком велико. Подающий механизм подает в зону сварки меньшее количество проволоки, чем может быть расплавлено. На конце проволоки появляется крупная капля, совершающая небольшие вращательные движение и появляются брызги. Сварка становиться медленнее, а на кромках образуются подрезы. Теперь, чтобы вернуться в рабочую области параметров сварки, начнем поднимать скорость подачи проволоки.
Дуга опять становиться стабильной, но рабочая точка находиться в верхней зоне рабочей области. Для нашего изделия тепловыделение дуги оказывается очень высоким. Возрастает риск получения прожога, особенно на тонком изделии. Теперь, не меняя скорости подачи проволоки, начинаем снижать напряжение до исходного уровня, что приводит к выходу рабочей точки из рабочей области параметров сварки. Для данной скорости подачи проволоки напряжение оказывается слишком мало. Выделяемого тепла недостаточно чтобы расплавить электродную проволоку.
В результате дуга укорачивается на столько, что проволока начинает утыкаться в изделие. При этом чувствуется, что горелка пытается, как бы сама себя поднимать. Такое низкое тепловыделение приводит к тому, что формируется достаточно гладкий, но колеблющейся по ширине наплавленный валик с высоким округлым усилением и невысокой глубиной проплавления.
Теперь будем уменьшать скорость подачи проволоки, опять возвращаясь в рабочую зону. Возвращаем рабочую точку в более нижнюю часть рабочей зоны, чем это было установлено в самом начале. Дуга опять становиться стабильной, но тепловыделение для нашего изделия очень низкое. В результате холодный наплавленный валик ровно не растекается по свариваемой поверхности. В дополнение можно получить недостаточное проплавление.
Находим оптимальную рабочую точку, параллельно поднимая скорость подачи проволоки и напряжение. Другими словами в качестве резюме можно сказать, что в рабочей точке должно поддерживаться правильное соотношение между скоростью подачи проволоки и напряжением и выполняться два условия.
- Рабочая точка всегда должна оставаться внутри рабочей области параметров сварки для выбранной комбинации сварочной проволоки и защитного газа.
- Рабочая точка должна находиться на уровне обеспечивающим такое тепловыделение, которое необходимо для оптимального проплавления свариваемого изделия.
В дополнении к скорости подачи проволоки и напряжению, на сварочном источнике можно устанавливать третий параметр сварки называемой индуктивностью. Она изменяется подключением сварочного кабеля к одному из двух или трех разъемов вторичной цепи источника питания либо плавной регулировкой, так называемой электронной индуктивности.
Снижая индуктивность, мы уменьшаем тепловложение в изделие, увеличиваем частоту коротких замыканий проволоки на сварочную ванну, и повышаем вязкость расплавленной ванны, что весьма желательно при сварке небольших толщин. При сварке больших толщин требуется большее тепловложение, поэтому надо устанавливать более высокое значение индуктивности. При сварке в режиме «струйного переноса» индуктивность не оказывает ни какого влияния на процесс сварки.
Защитный газ – нужен ли при сварке полуавтоматом нержавейки
Полуавтоматическая сварка нержавейки может осуществляться и без принудительной подачи защитного газа. Для этого режима следует применять порошковую проволоку со специальным покрытием, которое при расплавлении создает защитную оболочку для формирования шва. Однако при данном режиме сварки не гарантируется высокая коррозийная стойкость готового изделия, и со временем возможно образование ржавчины на поверхности металла. По этой причине рекомендуется использовать присадочный материал с защитным газом для получения качественного шва.
| Сварка нержавейки полуавтоматом, с использованием присадочного материала и защитного газа (*в сравнении с режимами MMA и TIG) | |
Достоинства:
| Недостатки:
|
| Полуавтоматическая сварка нержавейки порошковой проволокой имеет свои преимущества: | |
Достоинства:
| Недостатки:
|
Расстояние от контактного наконечника до изделия
В процессе сварки сварщик может варьировать расстояние от контактного наконечника до точки сварки, изменяя положение горелки относительно изделия. Данное расстояние необходимо сохранять неизменным в течение всего процесса сварки; иначе говоря, варьируя данное расстояние, мы оказывает влияние на величину сварочного тока, и изменяем тепловложения в изделие. Корректным считается расстояние от контактного наконечника до изделия в диапазоне от 10 до 20 мм при сварке проволокой сплошного сечения и до 25 мм при сварке порошковой проволокой.
- Расстояние от контактного наконечника до изделия
- Вылет электродной проволоки
Назад в раздел
