Аппараты для механизированной дуговой сварки

Классификация шланговых сварочных полуавтоматов

Сварочные полуавтоматы шланговые классифицируют по следующим признакам:

• по способу защиты дуги – для сварки в защитных газах, под флюсом, без внешней защиты ( при сварке порошковыми и самозащитными проволоками), универсальные, приспособленные для сварки с несколькими различными способами защиты дуги;

• по типу применяемой электродной или присадочной проволоки – для сварки сплошной стальной (жесткой) проволокой, проволокой из алюминиевых сплавов (мягкой), порошковой проволокой, универсальные;

• по способу и скорости регулирования подачи проволоки – толкающего, тянущего, тянуще-толкающего типа; с плавным, ступенчатым и смешанным регулированием скорости подачи;

• по компоновке – однокорпусные (с механизмом подачи, встроенным в корпус источника питания) и с вынесенным подающим механизмом; с аппаратурой управления, встроенной в источник питания дуги или в специальный шкаф управления;

• по транспортабельности – стационарные и с транспортируемым во время сварки механизмом, который может быть переносным и передвижным;

• по способу охлаждения горелки – с естественным (воздушным) и искусственным (

Полуавтоматическая сварка MIG/MAG

MIG/MAG - Metal Inert / Active Gas - дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки

Принципы процесса, характеристики дуги

 

 Технологические свойства дуги существенно зависят от физических и химических свойств защитных газов, электродного и свариваемого металлов, параметров и других условий сварки. Это обусловливает многообразие способов сварки в защитных газах. Рассмотрим классификацию процесса сварки в защитных газах плавящимся электродом по наиболее существенным признакам.

Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом производится в инертных газах Аг и Не (MIG) и их смесях Аг + Не, в активном газе СO2 (MAG), а также в смесях инертных и активных Аг + О2, Аг + СО2, Аг + СО + О2 и активных газов СО2 + О2. В качестве электродных проволок применяют сплошные из нелегированных и легированных сталей и цветных металлов (Ni, Си, Mg, Al, Ti, Mo), а также несплошные порошковые и активированные. Сварка плавящимся электродом выполняется в основном на постоянном токе, применяется также и сварка импульсным током. Находят применение и другие способы сварки: на нормальном и увеличенном вылете, со свободным и принудительным формированием шва, без колебаний и с колебаниями электродной проволоки, в атмосфере и под водой, в стандартную и нестандартную узкую щелевую разделку кромок и др. Принцип дуговой сварки плавящимся металлическим электродом в защитном газе показан на Рис. 1.

Рис. 1. Схема полуавтоматической сварки  

Oсновные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых дуговой сваркой в защитном газе указаны в ГОСТ 14771.

В зависимости от уровня механизации и автоматизации процесса различают сварку:

• механизированную, при которой перемещения горелки выполняются вручную, а подача проволоки механизирована;

• автоматизированную, при которой все перемещения горелки и подача проволоки механизированы, а управление процессом сварки выполняется оператором-сварщиком;

• автоматическую (роботизированную), при которой управление процессом сварки выполняется без непосредственного участия оператора-сварщика.

Сварочное оборудование

В состав сварочного оборудования входят источник сварочного тока и сварочный аппарат. Составные части сварочного оборудования и их функции определяются уровнем механизации и автоматизации процесса, параметрами режима сварки, необходимостью их установки и регулировки в режиме наладки и сварки.

Основными параметрами автоматизированной дуговой сварки плавящимся электродом в СО2, Аг, Не и смесях газов (MAG, MIG) являются:

1. Сварочный ток Ic (~40.,.600 А);

2. Напряжение сварки Uc (~16...40 В);

3. Скорость сварки Vc (~4...20 мм/с), (-14.4...72 м/ч);

4. Диаметр электродной проволоки Dпр (~0.8...2.5 мм);

5. Длина вылета электродной проволоки Lв (~8...25 мм);

6. Скорость подачи электродной проволоки Vп (~35...250 мм/с);

7. Расход защитного газа Qг (~3...60 л/мин).

При пуске сварочного аппарата схема управления должна обеспечивать такую последовательность включения частей и механизмов оборудования:

1. Подачу защитного газа (Qг), предварительную продувку системы подачи газа;

2. Включение источника питания дуги (U);

3. Подачу электродной проволоки (Vп);

4. Возбуждение дуги ( Ic, Uc);

5. Перемещение аппарата со скоростью сварки (Vc):

Qг ► U ► Vп ► lcUc ► Vc 

При окончании сварки последовательность выключения механизмов должна обеспечивать заварку кратера и защиту остывающего шва:

Vc ►Vn ► lc ► Uc ► U ► Qг 

Установка для механизированной дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах обычно включает:

• источник постоянного или импульсного тока;

• механизм подачи электродной проволоки;

• сварочную горелку;

• кабель-пакет;

• встроенный в источник блок управления или отдельный шкаф управления;

• систему подачи защитного газа (баллон, подогреватель газа для СО2), газовый редуктор, смеситель газов, газовые шланги, электроклапан);

• кабели цепей управления;

• сварочные кабели с зажимами;

• систему охлаждения водой (дополнительно);

• приспособление для сборки и кантовки сварного узла (механическое оборудование).

Комплект установки для дуговой механизированной сварки, которую традиционно называют сварочным полуавтоматом, показан на Рис.2.

Рис.2. Схема установки для дуговой механизированной сварки в СО2

Сварочные полуавтоматы находят самое широкое применение, имеют различное назначение и конструктивное исполнение. Основным исполнением полуавтоматов является по способу защиты зоны дуги:

• для сварки в активных газах (MAG);

• для сварки в инертных газах (MIG);

• для сварки в инертных и активных газах (MIG/MAG);

• для сварки порошковой или самозащитной электродной проволокой (FCAW).

Различают три основные системы подачи электродной проволоки: толкающего, тянуще-толкающего и тянущего типов. Наиболее распространенной является система подачи толкающего типа, которая ограничивает длину горелки до 5 м., но отличается простотой и небольшой массой. Другие системы позволяют увеличить длину шлангов до 10-20 м и использовать тонкую проволоку диаметром меньше 1 мм, но механизм подачи в горелке увеличивает её массу. Регулировка скорости подачи проволоки чаще применяется плавная, но возможна плавно-ступенчатая и ступенчатая. В случае порошковой проволоки применяют две пары подающих роликов, чтобы предупредить её сплющивание.

Токосъемный наконечник является сменной быстро изнашиваемой деталью. От надежности контакта в нем зависит стабильность процесса сварки. К сменным деталям относятся токосъемный наконечник и сопло, которые нагреваются от излучения дуги и забрызгивания.

Сварочные материалы

При сварке MIG/MAG используют защитные газы и электродные проволоки. В Таблице 1 приведены типы газов по классификации Международного Института Сварки.

Таблица 1. Типы защитных газов.

Группа	Состав смеси, %					Хим. активность
	Окислители		Инертные газы		Восстановители
	CO2	O2	Ar	He	H2
И1	-	-	100	-	-	Нейтральный
	-	-	-	100	-
	-	-	27-75	Ост.	-
	-	-	85 - 95	-	Ост.	Восстановит.
	-	-	-	-	100
М1	-	1 - 3	Ост.	-	-	Слабокисл.
	2 - 4	-	Ост.	-	-
М2	15 - 30	-	Ост.	-	-	Среднекисл.
	5 - 15	1 - 4	Ост.	-	-
	-	4 - 8	Ост.	-	-
М3	30 - 40	-	Ост.	-	-	Сильнокисл
	-	9 - 12	Ост.	-	-
	5 - 20	4 - 6	-	-	-
С	100	-	-	-	-
	80	20	-	-	-

 

 

 

Как видно из таблицы, применяются чистые газы инертные и активные, смеси газов в различных сочетаниях: инертные + инертные, инертные + активные и активные + активные. Водород при сварке плавящимся электродом не применяется из-за высокого разбрызгивания. Активный газ двуокись углерода (СО2) регламентируется по ГОСТ 8050-85, кислород газообразный по стандарту ГОСТ 5583-78.

Применяется метод расчета расхода защитного газа Нг в литрах или кубических метрах на 1 м шва определяется в основном для малого производства по следующей формуле:

Нг = (Нуг х Т + Ндг)

где Нуг — удельный расход защитного газа, приведенный в Таблице 3, м3/с (л/мин); Т — основное время сварки n-го прохода, с (мин); Ндг — дополнительный расход защитного газа на выполнение подготовительно-заключительных операций при сварке n-го прохода.

Таблица 2. Удельный расход защитного газа.

Диаметр проволоки, мм	Сварочный ток, А	Расход газа
		м3/с 104	л/мин
0,8	60 - 120	1,33 - 1,50	8 - 9
1,0	60 - 160	1,33 - 1,50	8 - 9
1,2	100 - 250	1,50 - 2,00	9 - 12
1,6	240 - 260	2,30 - 2,50	14 - 15
1,6	260 - 380	2,50 - 3,00	15 - 18
2,0	240 - 280	2,50 - 3,00	15 - 18
2,0	280 - 450	3,00 - 3,33	18 - 20

 

 

Порошковые проволоки применяются для сварки без защиты и с дополнительной защитой зоны сварки углекислым газом (самозащитные и газозащитные проволоки). По типу сердечника порошковые проволоки можно разделить на:

• самозащитные: рутил-органические, карбонатно-флюоритные, флюоритные;

• газозащитные: рутиловые, рутил-флюоритные.