Газовая дуговая сварка металлом - Gas metal arc welding

Газовая дуговая сварка металла Сварка "МИГ"

Газовая дуговая сварка металлическим электродом ( GMAW ), иногда называемая ее подтипами, инертный газ металла ( MIG ) и активный газ металла ( MAG ) - это процесс сварки, при котором между плавящимся проволочным электродом MIG и металлом (металлами) заготовки образуется электрическая дуга. , который нагревает металл заготовки (ы), в результате чего их предохранитель (расплав и вступать). Наряду с проволочным электродом через сварочную горелку проходит защитный газ , который защищает процесс от атмосферного загрязнения.

Процесс может быть полуавтоматическим или автоматическим. Постоянное напряжение , постоянный ток источника питания обычно используется с GMAW, но постоянные текущие системы, а также переменного тока , могут быть использованы. Существует четыре основных метода переноса металла в GMAW: шаровидный, короткозамкнутый, распылительный и импульсный, каждый из которых имеет определенные свойства и соответствующие преимущества и ограничения.

Первоначально разработанный в 1940-х годах для сварки алюминия и других цветных металлов , GMAW вскоре был применен к стали, поскольку он обеспечивал более быстрое время сварки по сравнению с другими сварочными процессами. Стоимость инертного газа ограничивала его использование в сталях до тех пор, пока несколько лет спустя не стали широко использоваться полуинертные газы, такие как диоксид углерода . Дальнейшие разработки в 1950-х и 1960-х годах сделали процесс более универсальным, и в результате он стал широко используемым промышленным процессом. Сегодня GMAW является наиболее распространенным процессом промышленной сварки, предпочтительным из-за его универсальности, скорости и относительной простоты адаптации процесса к роботизированной автоматизации. В отличие от сварочных процессов, в которых не используется защитный газ, таких как дуговая сварка в среде защитного металла , он редко используется на открытом воздухе или в других областях с движущимся воздухом. Связанный процесс, дуговая сварка порошковой проволокой , часто не использует защитный газ, а вместо этого использует полую электродную проволоку, заполненную флюсом .

Разработка

Принципы газовой дуговой сварки начали понимать в начале 19 века, после того, как Хэмфри Дэви открыл короткие импульсные электрические дуги в 1800 году. Василий Петров независимо произвел непрерывную электрическую дугу в 1802 году (за ним последовал Дэви после 1808 года). Только в 1880-х годах технология была разработана с целью промышленного использования. Сначала углеродные электроды использовались при сварке угольной дугой . К 1890 году металлические электроды были изобретены Николаем Славяновым и К.Л. Гробом . В 1920 году П.О. Нобель из General Electric изобрел ранний предшественник GMAW . В нем использовался постоянный ток с оголенной электродной проволокой и напряжение дуги для регулирования скорости подачи. В нем не использовался защитный газ для защиты сварного шва, так как разработки в области сварочной атмосферы произошли только позже того десятилетия. В 1926 году был выпущен еще один предшественник GMAW, но он не был пригоден для практического использования.

В 1948 году GMAW был разработан Мемориальным институтом Баттелле . В нем использовался электрод меньшего диаметра и источник питания постоянного напряжения, разработанный HE Kennedy . Он предлагал высокую скорость наплавки, но высокая стоимость инертных газов ограничивала его использование цветными материалами и препятствовала экономии средств. В 1953 году было разработано использование углекислого газа в качестве сварочной атмосферы, которое быстро приобрело популярность в GMAW, поскольку сделало сварку стали более экономичной. В 1958 и 1959 годах была выпущена версия GMAW с короткой дугой, которая повысила универсальность сварки и сделала возможной сварку тонких материалов, полагаясь на электроды меньшего размера и более совершенные источники питания. Он быстро стал самым популярным вариантом GMAW.

Вариант переноса струйной дуги был разработан в начале 1960-х годов, когда экспериментаторы добавляли небольшое количество кислорода в инертные газы. Совсем недавно был применен импульсный ток, что привело к появлению нового метода, называемого импульсной сварочной дугой.

GMAW - один из самых популярных методов сварки, особенно в промышленных условиях. Он широко используется в промышленности листового металла и автомобилестроении. Там этот метод часто используется для дуговой точечной сварки , заменяя клепку или контактную точечную сварку. Он также популярен для автоматизированной сварки , когда роботы обрабатывают детали и сварочный пистолет, чтобы ускорить производство. GMAW может быть трудно проводить на открытом воздухе, поскольку сквозняки могут рассеивать защитный газ и допускать попадание загрязняющих веществ в сварной шов; Дуговая сварка порошковой проволокой лучше подходит для использования на открытом воздухе, например, в строительстве. Аналогичным образом, использование защитного газа в GMAW не позволяет выполнять подводную сварку , которая чаще всего выполняется дуговой сваркой в ​​защитном металлическом корпусе, дуговой сваркой порошковой проволокой или дуговой сваркой вольфрамовым электродом .

Оборудование

Для выполнения газовой дуговой сварки основным необходимым оборудованием является сварочная горелка, устройство подачи проволоки, источник питания для сварки, проволока для сварочного электрода и источник защитного газа .

Сварочная горелка и устройство подачи проволоки

Изображение в разрезе сопла горелки GMAW. (1) Ручка горелки, (2) Литой фенольный диэлектрик (показан белым) и металлическая гайка с резьбой (желтая), (3) Диффузор защитного газа, (4) Контактный наконечник, (5) Выходная поверхность сопла
GMAW на нержавеющей стали
Станция сварки в среде инертного газа (MIG)

Типичная сварочная горелка GMAW состоит из нескольких основных частей - переключателя управления, контактного наконечника, кабеля питания, газового сопла, трубопровода и гильзы для электрода, а также газового шланга. Управляющий переключатель или триггер при нажатии оператором инициирует подачу проволоки, подачу электроэнергии и поток защитного газа, вызывая зажигание электрической дуги. Контактный наконечник, обычно изготавливаемый из меди и иногда подвергающийся химической обработке для уменьшения разбрызгивания, подключается к источнику сварочного тока через силовой кабель и передает электрическую энергию на электрод, направляя его в зону сварки. Он должен быть надежно закреплен и иметь соответствующий размер, так как он должен пропускать электрод, сохраняя при этом электрический контакт. На пути к контактному наконечнику проволока защищается и направляется кабелепроводом и вкладышем для электрода, что помогает предотвратить коробление и поддерживать непрерывную подачу проволоки. Газовое сопло равномерно направляет защитный газ в зону сварки. Непостоянный поток не может должным образом защитить зону сварного шва. Сопла большего размера обеспечивают больший поток защитного газа, что полезно для операций сильноточной сварки, при которых образуется большая сварочная ванна. Газовый шланг от баков защитного газа подает газ к форсунке. Иногда в сварочный пистолет также встроен водяной шланг, охлаждающий пистолет при высоких температурах.

Устройство подачи проволоки подает электрод к изделию, продвигая его по каналу к контактному наконечнику. Большинство моделей обеспечивают постоянную скорость подачи проволоки, но более совершенные машины могут изменять скорость подачи в зависимости от длины дуги и напряжения. Некоторые механизмы подачи проволоки могут достигать скорости подачи до 30 м / мин (1200 дюймов / мин), но скорости подачи для полуавтоматической GMAW обычно находятся в диапазоне от 2 до 10 м / мин (75-400 дюймов / мин).

Стиль инструмента

Наиболее распространенным электрододержателем является полуавтоматический держатель с воздушным охлаждением. По нему циркулирует сжатый воздух для поддержания умеренных температур. Он используется при более низких уровнях тока для сварки внахлестку или стыковых соединений . Второй наиболее распространенный тип электрододержателя - полуавтоматический с водяным охлаждением, единственное отличие которого состоит в том, что вода заменяет воздух. Он использует более высокие уровни тока для сварки Т-образных или угловых соединений. Третий типичный тип держателя - автоматический электрододержатель с водяным охлаждением, который обычно используется с автоматизированным оборудованием.

Источник питания

В большинстве случаев дуговой сварки в газе используется источник постоянного напряжения. В результате любое изменение длины дуги (которое напрямую связано с напряжением) приводит к значительному изменению подводимого тепла и тока. Более короткая длина дуги вызывает гораздо большее тепловложение, что заставляет проволочный электрод плавиться быстрее и, таким образом, восстанавливать исходную длину дуги. Это помогает операторам поддерживать постоянную длину дуги даже при ручной сварке с помощью ручных сварочных пистолетов. Для достижения аналогичного эффекта иногда используется источник постоянного тока в сочетании с устройством подачи проволоки, управляемым напряжением дуги. В этом случае изменение длины дуги заставляет регулировать скорость подачи проволоки для поддержания относительно постоянной длины дуги. В редких случаях источник питания постоянного тока и устройство постоянной скорости подачи проволоки могут быть объединены, особенно для сварки металлов с высокой теплопроводностью, таких как алюминий. Это дает оператору дополнительный контроль над подводом тепла к сварному шву, но требует значительных навыков для успешной работы.

Переменный ток редко используется с GMAW; вместо этого используется постоянный ток, и электрод обычно заряжен положительно. Поскольку анод имеет тенденцию иметь большую концентрацию тепла, это приводит к более быстрому плавлению питающей проволоки, что увеличивает проплавление и скорость сварки. Полярность может быть изменена только при использовании специальных электродных проводов с эмиссионным покрытием, но поскольку они не пользуются популярностью, отрицательно заряженный электрод используется редко.

Электрод

Электрод представляет собой проволоку из металлического сплава , называемую проволокой MIG, выбор, сплав и размер которой в первую очередь зависят от состава свариваемого металла, используемого варианта процесса, конструкции соединения и состояния поверхности материала. Выбор электрода сильно влияет на механические свойства сварного шва и является ключевым фактором качества сварки. В общем, готовый металл сварного шва должен иметь механические свойства, аналогичные свойствам основного материала, без дефектов, таких как неоднородности, захваченные загрязнения или пористость внутри сварного шва. Для достижения этих целей существует широкий выбор электродов. Все имеющиеся в продаже электроды содержат в небольшом количестве раскисляющие металлы, такие как кремний , марганец , титан и алюминий, что помогает предотвратить кислородную пористость. Некоторые из них содержат денитрирующие металлы, такие как титан и цирконий, чтобы избежать пористости азота. В зависимости от варианта процесса и свариваемого основного материала диаметры электродов, используемых в GMAW, обычно находятся в диапазоне от 0,7 до 2,4 мм (0,028–0,095 дюйма), но могут достигать 4 мм (0,16 дюйма). Наименьшие электроды, обычно до 1,14 мм (0,045 дюйма), связаны с коротким замыканием в процессе переноса металла, в то время как наиболее распространенные электроды в режиме распылительного переноса обычно имеют диаметр не менее 0,9 мм (0,035 дюйма).

Защитный газ

Основная статья: Защитный газ
Принципиальная схема GMAW. (1) Сварочная горелка, (2) Заготовка, (3) Источник питания, (4) Устройство подачи проволоки, (5) Источник электродов, (6) Подача защитного газа.

Защитные газы необходимы при газовой дуговой сварке металлическим электродом для защиты зоны сварки от атмосферных газов, таких как азот и кислород , которые могут вызвать дефекты плавления, пористость и охрупчивание металла шва, если они соприкасаются с электродом, дугой или сваркой. металл. Эта проблема характерна для всех процессов дуговой сварки; например, в более раннем процессе дуговой сварки экранированного металла (SMAW) электрод покрывается твердым флюсом, который при расплавлении дугой образует защитное облако диоксида углерода. Однако в GMAW электродная проволока не имеет флюсового покрытия, и для защиты сварного шва используется отдельный защитный газ. Это устраняет шлак, твердый остаток флюса, который накапливается после сварки и должен быть удален, чтобы обнажить законченный шов.

Выбор защитного газа зависит от нескольких факторов, в первую очередь от типа свариваемого материала и используемых вариантов процесса. Чистые инертные газы, такие как аргон и гелий , используются только для сварки цветных металлов; со сталью они не обеспечивают адекватного проплавления сварного шва (аргон) или вызывают беспорядочную дугу и способствуют разбрызгиванию (с гелием). С другой стороны, чистый углекислый газ позволяет выполнять сварные швы с глубоким проплавлением, но способствует образованию оксидов, что отрицательно сказывается на механических свойствах сварного шва. Его низкая стоимость делает его привлекательным выбором, но из-за реакционной способности плазмы дуги неизбежно разбрызгивание и сварка тонких материалов затруднена. В результате аргон и диоксид углерода часто смешивают в смеси от 75% / 25% до 90% / 10%. Как правило, при GMAW короткого замыкания более высокое содержание диоксида углерода увеличивает тепло и энергию сварного шва, когда все остальные параметры сварки (вольты, ток, тип и диаметр электрода) остаются неизменными. Поскольку содержание диоксида углерода увеличивается более чем на 20%, перенос распылением GMAW становится все более проблематичным, особенно с меньшими диаметрами электродов.

Аргон также обычно смешивают с другими газами, кислородом, гелием, водородом и азотом. Добавление до 5% кислорода (например, более высокие концентрации диоксида углерода, упомянутые выше) может быть полезно при сварке нержавеющей стали, однако в большинстве случаев предпочтительнее диоксид углерода. Повышенное содержание кислорода заставляет защитный газ окислять электрод, что может привести к пористости в осадке, если электрод не содержит достаточного количества раскислителей. Избыточный кислород, особенно при использовании там, где он не предписан, может привести к хрупкости в зоне термического влияния. Смеси аргона и гелия чрезвычайно инертны и могут использоваться для обработки цветных металлов. Концентрация гелия 50–75% повышает необходимое напряжение и увеличивает нагрев дуги из-за более высокой температуры ионизации гелия. Иногда к аргону в небольших концентрациях (примерно до 5%) добавляют водород для сварки деталей из никеля и толстых деталей из нержавеющей стали. В более высоких концентрациях (до 25% водорода) его можно использовать для сварки проводящих материалов, таких как медь. Однако его нельзя использовать для стали, алюминия или магния, поскольку он может вызвать пористость и водородное охрупчивание .

Также доступны защитные газовые смеси из трех или более газов. Смеси аргона, углекислого газа и кислорода продаются для сварки сталей. Другие смеси добавляют небольшое количество гелия к комбинациям аргон-кислород. Утверждается, что эти смеси обеспечивают более высокое напряжение дуги и скорость сварки. Гелий также иногда служит базовым газом с добавлением небольшого количества аргона и диоксида углерода. Однако, поскольку он менее плотен, чем воздух, гелий менее эффективен для защиты сварного шва, чем аргон, который плотнее воздуха. Это также может привести к проблемам со стабильностью дуги и проникновению, а также к увеличению разбрызгивания из-за гораздо более энергичной дуговой плазмы. Гелий также значительно дороже других защитных газов. Другие специализированные и часто патентованные газовые смеси требуют еще больших преимуществ для конкретных применений.

Несмотря на то, что он ядовит, следы оксида азота могут использоваться для предотвращения образования еще более опасного озона в дуге.

Желаемая скорость потока защитного газа зависит в первую очередь от геометрии сварного шва, скорости, силы тока, типа газа и режима переноса металла. Сварка плоских поверхностей требует более высокого расхода, чем сварка материалов с канавками, поскольку газ рассеивается быстрее. Как правило, более высокая скорость сварки означает, что необходимо подавать больше газа для обеспечения надлежащего покрытия. Кроме того, более высокий ток требует большего потока, и, как правило, для обеспечения адекватного покрытия требуется больше гелия, чем при использовании аргона. Возможно, наиболее важно то, что четыре основных варианта GMAW имеют разные требования к потоку защитного газа - для небольших сварочных ванн в режимах короткого замыкания и импульсного распыления обычно подходит около 10  л / мин (20 фут 3 / ч ), тогда как для шаровидных скорость передачи, предпочтительно, составляет около 15 л / мин (30 футов 3 / ч). Вариация струйного переноса обычно требует большего потока защитного газа из-за его более высокого тепловложения и, следовательно, большей сварочной ванны. Обычно расход газа составляет примерно 20–25 л / мин (40–50 фут 3 / ч).

Трехмерная печать на основе GMAW

GMAW также использовался как недорогой метод для трехмерной печати металлических объектов. Для использования GMAW были разработаны различные трехмерные принтеры с открытым исходным кодом . Такие компоненты, изготовленные из алюминия, конкурируют с более традиционно производимыми компонентами по механической прочности. Создав плохой сварной шов на первом слое, детали, напечатанные GMAW 3-D, можно удалить с подложки с помощью молотка.

Операция

Площадь сварного шва GMAW. (1) Направление движения, (2) Контактная трубка, (3) Электрод, (4) Защитный газ, (5) Расплавленный металл шва, (6) Затвердевший металл шва, (7) Заготовка.

Для большинства применений газовая дуговая сварка металлическим электродом - это довольно простой процесс сварки, который требует не более недели или двух для освоения базовой техники сварки. Даже когда сварка выполняется хорошо обученными операторами, качество сварки может колебаться, поскольку оно зависит от ряда внешних факторов. Все методы сварки GMAW опасны, хотя, возможно, и в меньшей степени, чем некоторые другие методы сварки, такие как дуговая сварка в среде защитного металла .

Техника

Базовая техника GMAW несложна, и большинство людей могут достичь разумного мастерства за несколько недель при условии надлежащей подготовки и достаточной практики. Поскольку большая часть процесса автоматизирована, GMAW освобождает сварщика (оператора) от бремени поддержания точной длины дуги, а также подачи присадочного металла в сварочную ванну, скоординированных операций, которые требуются в других процессах ручной сварки, таких как экранированная сварка. металлическая дуга. GMAW требует только, чтобы сварщик направлял пистолет в правильном положении и ориентации вдоль свариваемой области, а также периодически очищал газовое сопло пистолета для удаления скопившихся брызг. Дополнительные навыки включают знание того, как настроить сварочный аппарат так, чтобы напряжение, скорость подачи проволоки и скорость потока газа соответствовали свариваемым материалам и используемому размеру проволоки.

Важно поддерживать относительно постоянное расстояние контакта наконечника до рабочей поверхности (расстояние вылета ). Чрезмерный вылет может привести к преждевременному расплавлению проволочного электрода, вызывая разбрызгивание дуги, а также может вызвать быстрое рассеивание защитного газа, что ухудшит качество сварного шва. Напротив, недостаточный вылет может увеличить скорость накопления брызг внутри сопла пистолета и в крайних случаях может вызвать повреждение контактного наконечника пистолета. Расстояние вылета различается в зависимости от процесса сварки GMAW и применения.

Ориентация пистолета относительно сварной детали также важна. Его следует держать так, чтобы угол между заготовками делился пополам; то есть под углом 45 градусов для углового шва и 90 градусов для сварки плоской поверхности. Угол перемещения или угол упреждения - это угол пистолета по отношению к направлению движения, и он обычно должен оставаться приблизительно вертикальным. Однако желаемый угол несколько меняется в зависимости от типа используемого защитного газа - с чистыми инертными газами нижняя часть горелки часто находится немного впереди верхней секции, тогда как противоположное верно, когда сварочная атмосфера представляет собой двуокись углерода.

Позиционная сварка, то есть сварка вертикальных или потолочных стыков, может потребовать использования техники плетения для обеспечения надлежащего наплавки и проплавления. При позиционной сварке под действием силы тяжести расплавленный металл выходит из ванны, что приводит к образованию кратеров и подрезов - двух условий, которые приводят к слабому сварному шву. Плетение постоянно перемещает зону плавления, чтобы ограничить количество наплавленного металла в любой точке. Поверхностное натяжение затем помогает удерживать расплавленный металл в луже до тех пор, пока он не затвердеет. Для развития навыков позиционной сварки требуется некоторый опыт, но обычно он быстро осваивается.

Качественный

Двумя наиболее распространенными проблемами качества при GMAW являются окалина и пористость . Если их не контролировать, они могут привести к получению более слабых и менее пластичных сварных швов. Окалина - это особенно распространенная проблема при сварке алюминия методом GMAW, обычно возникающая из-за частиц оксида алюминия или нитрида алюминия, присутствующих в материалах электрода или основных материалов. Электроды и детали необходимо очистить металлической щеткой или химически обработать для удаления оксидов с поверхности. Любой кислород, контактирующий со сварочной ванной, будь то из атмосферы или защитного газа, также вызывает образование окалины. В результате необходим достаточный поток инертных защитных газов и следует избегать сварки в движущемся воздухе.

В GMAW основной причиной пористости является захват газа в сварочной ванне, который возникает, когда металл затвердевает до выхода газа. Газ может поступать из-за примесей в защитном газе или на заготовке, а также из-за слишком длинной или сильной дуги. Как правило, количество захваченного газа напрямую связано со скоростью охлаждения сварочной ванны. Из-за более высокой теплопроводности алюминиевые сварные швы особенно чувствительны к более высокой скорости охлаждения и, следовательно, к дополнительной пористости. Чтобы его уменьшить, заготовка и электрод должны быть чистыми, скорость сварки уменьшена, а ток должен быть достаточно высоким, чтобы обеспечить достаточный подвод тепла и стабильный перенос металла, но достаточно низким, чтобы дуга оставалась устойчивой. Предварительный нагрев также может помочь снизить скорость охлаждения в некоторых случаях за счет уменьшения температурного градиента между областью сварного шва и основным металлом.

Безопасность

Дуговая сварка в любой форме может быть опасной, если не будут приняты надлежащие меры предосторожности. Поскольку в GMAW используется электрическая дуга, сварщики должны носить подходящую защитную одежду, в том числе толстые перчатки и защитные куртки с длинными рукавами, чтобы свести к минимуму воздействие самой дуги, а также сильного тепла, искр и горячего металла. Интенсивное ультрафиолетовое излучение дуги может вызвать солнечные ожоги незащищенной кожи, а также состояние, известное как дуга глаза , воспаление роговицы или, в случае длительного воздействия, необратимое повреждение сетчатки глаза . Обычные сварочные маски содержат темные лицевые панели, предотвращающие это воздействие. В новых конструкциях шлема используется лицевая панель типа жидких кристаллов, которая самозатемняется при воздействии дуги. Прозрачные сварочные завесы из поливинилхлоридной пластиковой пленки часто используются для защиты находящихся поблизости рабочих и посторонних от воздействия дуги.

Сварщики часто подвергаются воздействию опасных газов и взвешенных в воздухе твердых частиц. GMAW производит дым, содержащий частицы различных типов оксидов , и размер частиц имеет тенденцию влиять на токсичность дыма. Более мелкие частицы представляют большую опасность. Концентрации углекислого газа и озона могут оказаться опасными при недостаточной вентиляции. Другие меры предосторожности включают хранение горючих материалов вдали от рабочего места и наличие поблизости работающего огнетушителя .

Режимы переноса металла

Три режима переноса в GMAW: шаровое, короткое замыкание и распыление. Существует несколько признанных разновидностей этих трех режимов переноса, включая модифицированное короткое замыкание и импульсное распыление.

Шаровидный

GMAW с глобулярным переносом металла считается наименее желательным из трех основных вариантов GMAW из-за его тенденции к высокому нагреву, плохой поверхности сварного шва и разбрызгиванию. Первоначально этот метод был разработан как экономичный способ сварки стали с использованием GMAW, поскольку в этом варианте используется диоксид углерода, менее дорогой защитный газ, чем аргон. К его экономическим преимуществам добавлялась высокая скорость наплавки, обеспечивающая скорость сварки до 110 мм / с (250 дюймов / мин). По мере того, как сварочный шов выполняется, шарик расплавленного металла от электрода имеет тенденцию нарастать на конце электрода, часто неправильной формы с большим диаметром, чем сам электрод. Когда капля окончательно отделяется под действием силы тяжести или короткого замыкания, она падает на заготовку, оставляя неровную поверхность и часто вызывая разбрызгивание. В результате большой капли расплава процесс обычно ограничивается плоскими и горизонтальными положениями сварки, требует более толстых заготовок и приводит к большей сварочной ванне.

Короткое замыкание

Дальнейшие разработки в области сварки стали с помощью GMAW привели к варианту, известному как перенос короткого замыкания (SCT) или GMAW с короткой дугой, при котором ток ниже, чем при глобулярном методе. В результате более низкого тока значительно снижается тепловложение для варианта с короткой дугой, что позволяет сваривать более тонкие материалы, уменьшая при этом величину деформации и остаточного напряжения в зоне сварного шва. Как и при шаровидной сварке, расплавленные капли образуются на кончике электрода, но вместо того, чтобы падать в сварочную ванну, они перекрывают зазор между электродом и сварочной ванной в результате более низкой скорости подачи проволоки. Это вызывает короткое замыкание и гаснет дугу, но она быстро возобновляется после того, как поверхностное натяжение сварочной ванны отрывает валик расплавленного металла от наконечника электрода. Этот процесс повторяется примерно 100 раз в секунду, благодаря чему дуга кажется постоянной для человеческого глаза. Этот тип переноса металла обеспечивает лучшее качество сварного шва и меньшее разбрызгивание, чем шаровое изменение, и позволяет выполнять сварку во всех положениях, хотя и с более медленным нанесением сварочного материала. Установка параметров процесса сварки (вольт, ампер и скорость подачи проволоки) в относительно узком диапазоне имеет решающее значение для поддержания стабильной дуги: обычно от 100 до 200 ампер при 17-22 вольтах для большинства применений. Кроме того, использование переноса короткой дуги может привести к отсутствию плавления и недостаточному проплавлению при сварке более толстых материалов из-за более низкой энергии дуги и быстрого замерзания сварочной ванны. Как и шаровидный вариант, его можно использовать только на черных металлах.

Перенос холодного металла

Для тонких материалов используется технология Cold Metal Transfer (CMT), уменьшающая ток при регистрации короткого замыкания, производя много капель в секунду. CMT можно использовать для алюминия.

Спрей

Перенос распылением GMAW был первым методом переноса металла, использованным в GMAW, и хорошо подходил для сварки алюминия и нержавеющей стали с использованием инертного защитного газа. В этом процессе GMAW металл сварочного электрода быстро проходит по стабильной электрической дуге от электрода к заготовке, что по существу устраняет разбрызгивание и приводит к высококачественной отделке сварного шва. Когда ток и напряжение увеличиваются за пределами диапазона передачи короткого замыкания, перенос металла сварочного электрода переходит от более крупных глобул через мелкие капли к испаренному потоку при самых высоких энергиях. Поскольку этот вариант переноса парообразным распылением в процессе сварки GMAW требует более высокого напряжения и тока, чем перенос короткого замыкания, и в результате более высокого тепловложения и большей площади сварочной ванны (для данного диаметра сварочного электрода) он обычно используется только на заготовки толщиной более 6,4 мм (0,25 дюйма).

Кроме того, из-за большой сварочной ванны она часто ограничивается плоскими и горизонтальными положениями сварки, а иногда также используется для сварки вертикальных швов вниз. Обычно это нецелесообразно для корневых швов. Когда электрод меньшего размера используется в сочетании с меньшим тепловложением, его универсальность увеличивается. Максимальная скорость наплавки для GMAW со струйной дугой относительно высока - около 600 мм / с (1500 дюймов / мин).

Импульсный спрей

Вариант режима переноса распылением, импульсное распыление, основано на принципах переноса распылением, но использует пульсирующий ток для плавления присадочной проволоки и позволяет одной маленькой капле расплава падать с каждым импульсом. Импульсы позволяют снизить средний ток, уменьшая общее тепловложение и тем самым уменьшая размер сварочной ванны и зоны термического влияния, позволяя сваривать тонкие детали. Импульс обеспечивает стабильную дугу и отсутствие брызг, так как не происходит короткого замыкания. Это также делает процесс пригодным почти для всех металлов, а также позволяет использовать более толстую электродную проволоку. Меньшая сварочная ванна делает вариацию более универсальной, позволяя выполнять сварку во всех положениях. По сравнению с GMAW с короткой дугой этот метод имеет несколько более низкую максимальную скорость (85 мм / с или 200 дюймов / мин), и для этого процесса также требуется, чтобы в качестве защитного газа использовался в основном аргон с низкой концентрацией диоксида углерода. Кроме того, для этого требуется специальный источник питания, способный выдавать импульсы тока с частотой от 30 до 400 импульсов в секунду. Однако этот метод приобрел популярность, поскольку требует меньшего тепловложения и может использоваться для сварки тонких заготовок, а также цветных металлов.

Сравнение с дуговой сваркой порошковой проволокой

Основная статья: Дуговая сварка порошковой проволокой

Порошковый , самозащита или безгазовый провод вскармливании сварка была разработана для простоты и переносимости. Это позволяет избежать газовой системы обычного GMAW и использовать порошковую проволоку, содержащую твердый флюс. Этот флюс испаряется во время сварки и образует шлейф защитного газа. Хотя это соединение описывается как «флюс», оно малоактивно и действует в основном как инертный экран. Проволока имеет немного больший диаметр, чем для сопоставимого сварного шва в среде защитного газа, чтобы оставить место для флюса. Наименьший из доступных - 0,8 мм в диаметре по сравнению с 0,6 мм для сплошной проволоки. Защитный пар немного активен, а не инертен, поэтому всегда используется MAGS, но не MIG (защита от инертного газа). Это ограничивает процесс сталью, а не алюминием.

Эти безгазовые машины работают как DCEN, а не как DCEP, обычно используемый для сплошной проволоки GMAW. DCEP, или DC Electrode Positive, превращает сварочную проволоку в положительно заряженный анод , который является более горячей стороной дуги. При условии, что он переключается с DCEN на DCEP, для порошковой проволоки можно также использовать газозащитный механизм подачи проволоки.

Считается, что порошковая проволока имеет некоторые преимущества для сварки на открытом воздухе на объекте, поскольку шлейф защитного газа с меньшей вероятностью будет унесен ветром, чем защитный газ из обычного сопла. Небольшой недостаток заключается в том, что, как при сварке SMAW (электродной сваркой), на сварной валик может осаждаться некоторый флюс, что требует более тщательной очистки между проходами.

Сварочные аппараты с флюсовой сердцевиной наиболее популярны на уровне любителей, поскольку они немного проще, но в основном потому, что они избегают затрат на подачу защитного газа либо через арендованный баллон, либо из-за высокой стоимости одноразовых баллонов.

Смотрите также

использованная литература

Библиография

дальнейшее чтение

  • Блант, Джейн; Балчин, Найджел С. (2002). Здоровье и безопасность при сварке и родственных процессах . Кембридж, Великобритания: Вудхед. ISBN 978-1-85573-538-5.
  • Хикс, Джон (1999). Конструкция сварных соединений . Промышленная пресса. ISBN 978-0-8311-3130-2.
  • Минник, Уильям Х. (2007). Справочник по газовой дуговой сварке металлов . Тинли Парк: Гудхарт – Уиллкокс . ISBN 978-1-59070-866-8.
  • Тенденции исследований в области сварки . Парк материалов, Огайо: ASM International. 2003. ISBN. 978-0-87170-780-2.

внешние ссылки