Параметрами режиму зварювання в вуглекислому газі є діаметр використовуваного дроту, величина зварювального струму, швидкість подачі електродного дроту, напруга дуги, швидкість зварювання, витрата вуглекислого газу, виліт електрода.

В даний час зварювання в вуглекислому газі виконується на постійному струмі зворотної полярності (плюс на електроді). Змінний і постійний струм прямої полярності поки ще не застосовується через недостатню стійкості процесу і незадовільного формування і якості зварного шва.

Режим зварювання в вуглекислому газі вибирають в залежності від товщини і марки зварюваної сталі, типу з'єднання і форми оброблення крайок, положення шва в просторі, а також з урахуванням забезпечення стабільного горіння дуги, яке погіршується зі зниженням зварювального струму.

Слід також пам'ятати, що зі збільшенням напруги дуги при постійному струмі зростає ширина шва і дещо зменшується величина його посилення, підвищується розбризкування рідкого металу. Надмірне збільшення напруги дуги може привести до утворення пір в шві.

При збільшенні зварювального струму і зменшенні напруги дуги різко збільшується глибина провару, зменшується ширина і збільшується висота посилення шва. Якщо зварювальний струм і напруга дуги надмірно збільшені, то шов виходить дуже опуклим.

При зварюванні на одному і тому ж струмі більш тонким дротом підвищується стійкість горіння дуги, зменшується розбризкування рідкого металу, збільшується глибина проплавлення основного металу, підвищується продуктивність зварювання.

Щоб отримати якісні щільні шви, необхідно не тільки використовувати дріт відповідної марки з чистою поверхнею, але і забезпечити хороший захист зварювальної ванни від контакту з повітрям.

Для цього витрата вуглекислого газу повинен становити 5-12 л / хв при зварюванні дротом діаметром 0,5-1,2 мм і 14-25 л / хв при зварюванні дротом діаметром 1,6-3,0 мм. З підвищенням зварювального струму, напруги дуги і вильоту електрода витрата вуглекислого газу відповідно збільшується.

У табл. 68 наведені рекомендовані в залежності від товщини зварюваного металу діаметри електродного дроту, а в табл. 69 - межі зварювального струму, напруги дуги, величини вильоту електрода і витрата вуглекислого газу в залежності від діаметра електродного дроту.

При зварюванні з'єднань з зазором без підкладок зварювальний струм встановлюють по нижній межі, а при зварюванні з'єднань без зазору або з зазором, але на підкладці - по верхній межі. При напівавтоматичному зварюванні величина зварювального струму може бути дещо більшою, ніж при автоматичній.

Таблиця 69. Орієнтовні режими зварювання в вуглекислому газі в нижньому положенні низьколегованої дротом різного діаметру.

Діаметр електродного дроту, мм
Зварювальний струм, А.
Напруга дуги, В
виліт електрода
Витрата вуглекислого газу, л / хв

При зварюванні в горизонтальному, вертикальному і стельовому положеннях зварювальних струм повинен бути на 10-20% менше, ніж при зварюванні в нижньому положенні. Струм також зменшують при зварюванні легованих і високолегованих сталей.

Швидкість зварювання стикових з'єднань приймають в залежності від товщини зварюваного металу, а таврових з'єднань - також і від катета шва.

Швидкість напівавтоматичного зварювання зазвичай менше, ніж автоматичної. При напівавтоматичному зварюванні швидкість переміщення електрода нерівномірна, що призводить до нерівномірного глибині провару по довжині з'єднання, а при зварюванні тонкого металу - до прожогам.

Стикові з'єднання на металі товщиною до 2 мм краще зварювати в вертикальному положенні зверху вниз. Кутові вертикальні шви катетом до 5 мм також виконують зверху вниз. З'єднання на металі товщиною до 1 мм з відбортовкою кромок більш раціонально зварювати плавиться вугільним електродом у вуглекислому газі.

Незалежно від способу зварювання необхідно дотримуватися таких умов, які дозволяють отримати зварене з'єднання з необхідною працездатністю:

1) спеціальна підготовка кромок;

2) висока якість підготовки та складання під зварювання;

3) обов'язкова зачистка поверхонь, які зварюються.

Режимом зварювання називають сукупність основних характеристик зварювального процесу, які забезпечують отримання зварних швів заданих розмірів, форми і якості.

Першою умовою розрахунку режимів зварювання є отримання швів з оптимальними розмірами і формою, які забезпечують високу технологічну міцність і високі експлуатаційні характеристики.

До основних параметрів дугового зварювання відносяться: зварювальний струм I св, напруга дуги U д і швидкість зварювання V св. Кожен з цих параметрів як окремо, так і в сукупності з іншими, впливають на величину тепло вкладення а, значить, і на геометричні розміри шва, коефіцієнт форми провару, коефіцієнт форми шва і участь основного і електродного металу у формуванні шва.

Оптимальні параметри режиму зварювання забезпечують необхідні геометричні розміри зварних швів і необхідні співвідношення між основним і електродним металом, при якому досягаються задані механічні властивості металу шва.

Шов №1:

Тип шва: Т1? 5 тавровий, односторонній, без скосу кромок;

Марка стали: Ст3сп5,

Малюнок 4.1. - Оброблення кромок для шва Т1 по ГОСТ 14771-76

Визначаємо площу наплавленого металу за формулою:

F н =

F н

Задаємо діаметр електродного дроту dе.пр. = 1,6 мм, щільність струму j = 175 А / мм 2

Сила зварювального струму при зварюванні в середовищі захисних газів визначається в залежності від діаметра електрода, яким ми спочатку задаємося, і припустимою щільністю струму:

Для прийнятого діаметра електрода і сили зварювального струму визначаємо оптимальне напруга дуги:

Швидкість зварювання може бути визначена за формулою:

,

де

g = 7,8

F Н1пр

Виліт електрода знаходиться за формулою:

вибираємо L = 18 мм.

Швидкість подачі дроту визначається за формулою:

Шов №2:

Спосіб зварювання: напівавтоматичного зварювання в середовищі захисних газів;

Тип шва: Т7, тавровий, односторонній, з скосом однієї кромки, з підварювальним швом;

Марка стали: Ст3сп5;

Малюнок 4.2 - Оброблення кромок для шва Т7 по ГОСТ 14771-76

1. Визначимо катет шва за формулою:

k = 0,15 * s - 0,5s = 0,15 * 20 - 0,5 * 20 = 3 - 10мм,

Приймаємо k = 5 мм

2. Визначимо площу наплавленого металу:

Площа наплавленого металу при напівавтоматичному зварюванні становить 40-50 мм 2. Вибираємо F н = 40 мм 2.

3. Площа наплавленого металу підварювального і кореневого шва:

конструктивно приймаємо = 10 мм 2.

4. Знаючи загальну площу поперечного перерізу металу, наплавленого при першому і наступних проходах, визначимо кількість проходів:

Задаємо діаметр електродного дроту dе.пр. = 1,6 мм, щільність струму j = 175 А / мм 2

5. Визначаємо силу зварювального струму:

6. Визначаємо оптимальне напруга дуги:

7. Визначаємо швидкість зварювання:

де - коефіцієнт наплавлення, визначається в залежності від струму зварювання і діаметра дроту;

g = 7,8- щільність наплавленого металу;

F Н1пр- площа поперечного перерізу наплавленого металу за даний прохід, см 2.

8. Виліт електрода знаходиться за формулою:

вибираємо L = 18 мм.

9. Визначаємо швидкість подачі зварювального дроту:

Визначаємо режими зварювання для виконання підварювального і кореневого шва:

1. Визначаємо силу струму:

Сила струму повинна бути менше, ніж при зварюванні основного шва, щоб уникнути прожогов.

2. Визначаємо напругу на дузі:

3. Визначаємо швидкість зварювання:

4. Визначаємо швидкість подачі зварювального дроту:

Шов №3:

Спосіб зварювання: напівавтоматичного зварювання в захисних газах.

Тип шва: Т6, тавровий, односторонній, з скосом однієї кромки.

Марки стали: Ст3сп5.

Малюнок 4.3 - Оброблення кромок для шва Т6 по ГОСТ 14771-76

1. Визначаємо площу наплавленого металу за формулою:

При цьому слід мати на увазі, що максимальне поперечний переріз металу, наплавленого за один прохід при напівавтоматичному зварюванні не повинно перевищувати 40 - 50 мм 2. приймаємо:

2. Знаючи загальну площу поперечного перерізу наплавленого металу і площі поперечного перерізу наплавленого при першому і кожному наступному проходах, знайдемо число проходів:

Режими зварювання для шва Т6 такі ж, як і для зварювання шва Т7.

Розрахуємо режим напівавтоматичного зварювання в середовищі захисних газів для стикового з'єднання. Тип обробки С12 по ГОСТ 14771-76.

Малюнок - Оброблення кромок C12

Підварювання кореня шва (шов А):

де s - товщина металу, мм; Задаємося струмом = 120 А

1) Зварювальний струм визначимо за формулою (2.15):

де a - щільність струму в електродної дроті, А / мм 2 (При зварюванні в СО 2 а = 110 ... 130 А / мм 2;)

d е - діаметр електродного дроту, мм.

Приймаємо I св = 130 ... 140 А.

Приймаємо U д = 26 В.

Виходячи з цього визначимо швидкість зварювання за формулою:

тобто входить в межу швидкостей 15 ... 37 м / ч для механізованого зварювання. Приймаємо V св = 22 м / ч, (0,6 см / с).

4) Розрахуємо погонну енергію приймаючи значення ефективного ККД нагріву вироби дугою при зварюванні в суміші СО 2 ŋ і = 0,80.

де k = 0,79 (Коефіцієнт, що залежить від роду і полярності струму)

8) При зварюванні в суміші СО 2 виліт електрода l вибирають в межах 10-20 мм

9) Визначаємо коефіцієнт наплавлення α н

α н τ =

10) Швидкість подачі електродного дроту визначимо з умови:

(2.39)

Визначаємо висоту валика. При зварюванні у вуглекислому газі в діапазоні режимів, що забезпечують задовільне формування шва, коефіцієнт повноти валика змінюється у вузьких межах і практично дорівнює μ В = 0,73.

12) Висота валика дорівнює (мм):

З = Н + =3 + 1,28 = 4,28мм (2.28)

Ψ в = (2.29)

Ψ в повинен знаходитися в межах 7 ÷ 10

Заповнення оброблення шов Б (9 проходів):

де s - товщина металу, мм; Задаємося струмом = 190А

1) зварювальний струм визначимо за формулою (2):

Приймаємо U д = 28 В.

3) Як відомо з практики, шов формується задовільно тоді, коли твір сили струму (А) на швидкість зварювання (м / год) при автоматичному зварюванні електродної дротом діаметром 1,2 мм знаходиться в межах 2000 ... 5000.

Виходячи з цього визначимо швидкість зварювання за формулою (7):

Приймаємо V св = 19 м / ч, (0,52 см / с).

4) Розрахуємо погонну енергію, приймаючи значення ефективного ККД нагріву вироби дугою ŋ і = 0,80

5) Визначаємо коефіцієнт форми провару по формулі:

де k = 0,79 (Коефіцієнт, що залежить від роду і полярності струму)

6) Визначаємо глибину провару Н (см) при зварюванні в захисному газі:

7) Визначаємо ширину шва е (мм):

8) При зварюванні в суміші CO 2 виліт електрода l вибирають в межах 10-20 мм.

9) Визначаємо коефіцієнт наплавлення α н:

α н τ =

α р τ =

10) швидкість подачі електродного дроту визначимо з умови:

(2.39)

де α н - коефіцієнт наплавлення;

γ - питома вага металу для сталі γ = 7,8 г / см 3.

11) F н - площа металу, наплавленого за даний прохід (см2);

Визначаємо висоту валика. При зварюванні в суміші газів в діапазоні режимів, що забезпечують задовільне формування шва, коефіцієнт повноти валика змінюється у вузьких межах і практично дорівнює μ В = 0,73. тоді:

12) висота валика дорівнює (мм):

13) Визначаємо загальну висоту шва С (мм):

З = Н + = 5.3 + 1,31 = 6,61 мм (2.43)

14) Визначаємо коефіцієнт форми посилення:

Ψ в = (2.44)

Для добре сформованих швів Ψ в повинен знаходитися в межах 7 ... 10 . Малі значення Ψ в мають місце при вузьких високих швах, такі шви не мають плавного сполучення з основним металом і мають незадовільну працездатністю при змінних навантаженнях. Великі значення Ψ в відповідають широким і низьким посиленням, такі шви небажані з тих же причин, що і шви з надмірно великим значенням Ψ в, а також у зв'язку з можливим зменшенням перетину шва в порівнянні з січнем основного металу через коливання рівня рідкої ванни .

Визначимо усереднений хімічний склад металу шва при зварюванні стали 09Г2С дротом Filarс PZ6114S.

Малюнок 11- Схема до розрахунку площ проплавлення і наплавленого металу

де | х | ш, | х | ом, | х | е - концентрація елемента, що розглядається в металі шва, переважно і електродному металі;

γ про - частка участі основного металу у формуванні шва, визначається за формулою.

Майже завжди виграшний варіант. Завдяки такому комплекту обладнання вам стає доступна якісна і швидка зварювання сталей, алюмінію, міді та інших металів. Але є й особливості, які зварник повинен враховувати перед тим, як вибере даний метод зварювання.

Перш за все, повний новачок навряд чи зможе виконати роботу якісно. Це пов'язано не тільки з відсутністю досвіду, але і з тим фактом, що напівавтомат потрібно правильно налаштувати і вибрати необхідні витратні матеріали. Досвідчені майстри говорять: «Щоб налаштувати режими зварювання напівавтоматом в середовищі захисних газів потрібно витратити кілька років на вивчення літератури, ГОСТів і копітку роботу. Без практики нічого не вийде ».

Ми повністю згодні з цим твердженням. Але не поспішаємо скидати з рахунків початківців зварників. Спеціально для них ми підготували коротку статтю, яка допоможе розібрати з режимами зварювання і почати застосовувати отриману інформацію на практиці. При складанні цієї статті ми керувалися не тільки власним досвідом, але і довідковою літературою.

Щоб правильно підібрати режими напівавтоматичного зварювання потрібно чітко розуміти, з чого складаються ці режими. Далі ми перерахуємо основні параметри режимів зварювання, знаючи які ви зможете правильно вибрати настройки напівавтомата.

Діаметр і марка дроту

Почнемо з діаметра дроту. Він може коливатися в межах від 0.5 до 3 міліметрів. Зазвичай, діаметр дроту підбирається виходячи з товщини зварюваного металу. Але в будь-якому випадку у кожного діаметра є свої характерні ознаки. Наприклад, при роботі з дротом малого діаметра майстри відзначають більш стійке горіння і менший коефіцієнт розбризкування металу. А при роботі з дротом більшого діаметру завжди потрібно збільшувати силу струму.

Не варто забувати і про марку застосовуваної дроту. А точніше, металі, з якого дріт виготовлений і які речовини входять до її складу. Наприклад, для зварювання низьковуглецевої або низьколегованої сталі рекомендується використовувати дріт з раскислителями, а в складі повинен бути присутнім марганець і кремній.

Але, справедливості заради, в середовищі захисного газу найчастіше або леговану, або високолеговану сталь. У таких випадках використовують дріт, виготовлену з того ж металу, що і деталь, яку потрібно зварити. Зверніть увагу на вибір дроту, адже при неправильному виборі шов може вийти пористим і крихким.

Сила, полярність і рід зварювального струму

Крім вибору комплектуючих нам також потрібно налаштувати сам напівавтомат. У типовому напівавтоматі навіть найнижчого цінового сегмента ви зможете налаштувати силу, полярність і рід зварювального струму. У кожного параметра також є свої особливості. Наприклад, якщо збільшити силу струму, то глибина провару збільшитися. Силу струму встановлюють, спираючись на діаметр електрода і особливості металу, з яким збираються працювати.

Тепер про полярності і роді струму. Загальноприйнято виконувати напівавтоматичну зварювання в середовищі захисного газу, встановивши постійний струм і зворотну полярність. Змінний рід струму або пряма полярність застосовуються дуже рідко, оскільки такі настройки не забезпечують стійке горіння дуги і сприяють погіршенню якості зварного з'єднання. Але є виключення з правил. Так змінний струм показаний при зварюванні , Наприклад.

Також багато новачків забувають про такий параметр, як напруга зварювальної дуги. А разом з тим саме напруга дуги впливає на глибину провару металу і розмір зварювального з'єднання. Не варто встановлювати занадто велике напруження, інакше метал почнемо розбризкується, в шві утворяться пори, а газ не зможе належним чином захистити зварювальну зону. Щоб правильно налаштувати напруга дуги орієнтуйтеся на силу зварювального струму.

Швидкість подачі дроту

Як ви знаєте, в напівавтоматичному зварюванні дріт подається за допомогою спеціального механізму. Він працює дуже точно, тому необхідно заздалегідь встановити оптимальну швидкість подачі присадного дроту, щоб вона вчасно плавилася і сприяла формуванню якісного шва. Налаштуйте швидкість з урахуванням сили струму. В ідеалі дріт повинна подаватися так, щоб дуга зберігала свою стійкість, а шов формувався поступово.

швидкість зварювання

Не менш важлива і швидкість зварювання. Від неї багато в чому залежать фізичні розміри шва. Швидкість регулюється ГОСТами, але її можна вибрати і на свій розсуд, спираючись на особливості металу і його товщину. Врахуйте, що товстий метал потрібно варити швидше, а шов повинен бути вузьким. Але не варто занадто поспішати, інакше електрод може просто вийти з зони захисного газу і окислюватися під впливом кисню. Ну а надто повільна швидкість сприяє формуванню нетривкого пористого шва.

нахил електрода

І останній важливий параметр, а саме кут нахилу при зварюванні. Найбільш часта помилка у новачків - тримати електрод так, як фізично зручно. Це грубе порушення. Адже кут нахилу електрода безпосередньо впливає на те, якою буде глибина провару і наскільки якісним вийде шов в кінцевому підсумку.

Існує два типи нахилу: кутом назад і кутом вперед. У кожного положення є свої переваги і недоліки. При зварюванні кутом вперед зона зварювання видно гірше, зате краще видно кромки. Також глибина провару менше. А при зварюванні кутом назад навпаки зона зварювання видно набагато краще, але глибина провару збільшується.

таблиці

Так, досвідчені майстри з ходу здатні підібрати правильний режим зварювання, оскільки їх досвід і знання дозволяють. Але що робити новачкам? Їм допоможе спеціальна таблиця для налаштування режиму. Точніше, таблиці, для кожного типу зварювання. Але не варто зловживати готовими настройками, експериментуйте і не бійтеся застосовувати на практиці свій досвід.

Таблиця №1. Рекомендовані настройки для формування стикового шва в нижньому просторовому положенні і зварювання низьковуглецевої і низьколегованої сталі в середовищі захисного газу (вуглекислого газу, суміші вуглекислоти з киснем, а також суміші з вуглекислим газом) струмом зворотної полярності.

MIG / MAG - Metal Inert / Active Gas- дугове зварювання електродом, що плавиться металевим електродом (дротом) в середовищі інертного / активного газу з автоматичною подачею присадного дроту. Це напівавтоматичне зварювання в середовищі захисного газу - найбільш універсальний і поширений в промисловості метод зварювання.

Принципи процесу, характеристики дуги

Технологічні властивості дуги істотно залежать від фізичних і хімічних властивостей захисних газів, електродного і зварюваного металів, параметрів і інших умов зварювання. Це обумовлює різноманіття способів зварювання в захисних газах. Розглянемо класифікацію процесу зварювання в захисних газах електродом, що плавиться по найбільш істотним ознаками.

Напівавтоматичне зварювання плавиться проводиться в інертних газах Аг і Чи не (MIG) і їх сумішах Аг + Не, в активному газі СO2 (MAG), а також в сумішах інертних і активних Аг + О2, Аг + СО2, Аг + СО + О2 і активних газів СО2 + О2. Як електродних дротів застосовують суцільні з нелегованих і легованих сталей і кольорових металів (Ni, Сі, Mg, Al, Ti, Mo), а також несуцільні порошкові і активовані. Зварювання плавиться виконується в основному на постійному струмі, застосовується також і зварювання імпульсним струмом. Знаходять застосування й інші способи зварювання: на нормальному і збільшеному вильоті, з вільним і примусовим формуванням шва, без коливань і з коливаннями електродного дроту, в атмосфері і під водою, в стандартну і нестандартну вузьку щілинну оброблення крайок і ін. Принцип дугового зварювання металевим електродом в захисному газі показаний на Рис. 1.

Мал. 1. Схема напівавтоматичного зварювання

Oсновной типи, конструктивні елементи і розміри зварних з'єднань із сталей, а також сплавів на залізонікелевій і нікелевої основах, виконуваних дугового зварювання в захисному газі вказані в ГОСТ 14771.

Залежно від рівня механізації і автоматизації процесу розрізняють зварювання:

• механізовану, при якій переміщення пальника виконуються вручну, а подача дроту механізована;
• автоматизовану, при якій всі переміщення пальника і подача дроту механізовані, а управління процесом зварювання виконується оператором-зварювальником;
• автоматичну (роботизовану), при якій управління процесом зварювання виконується без безпосередньої участі оператора-зварювальника.

зварювальне обладнання

До складу зварювального обладнання входять джерело зварювального струму і зварювальний апарат. Складові частини зварювального устаткування і їх функції визначаються рівнем механізації і автоматизації процесу, параметрами режиму зварювання, необхідністю їх установки і регулювання в режимі налагодження і зварювання.

Основними параметрами автоматизованої дугового зварювання електродом, що плавиться в СО2, Аг, Хіба ж то й сумішах газів (MAG, MIG) є:

1. Зварювальний струм Ic (~ 40.,. 600 А);
2. Напруга зварювання Uc (~ 16 ... 40 В);
3. Швидкість зварювання Vc (~ 4 ... 20 мм / с), (-14.4 ... 72 м / ч);
4. Діаметр електродного дроту Dпр (~ 0.8 ... 2.5 мм);
5. Довжина вильоту електродного дроту L в (~ 8 ... 25 мм);
6. Швидкість подачі електродного дроту Vп (~ 35 ... 250 мм / с);
7. Витрата захисного газу Qг (~ 3 ... 60 л / хв).

Принцип дугового зварювання в захисних газах визначає основні функції обладнання:

• підведення до дуги електричної енергії і її регулювання (Ic, Uc);
• переміщення пальника зі швидкістю зварювання (Vc) і її регулювання;
• подача електродного дроту (Vп) в зону зварювання і регулювання її швидкості;
• подача захисного газу (Qг) в зону зварювання і регулювання його витрати;
• установка вильоту електродного дроту (L в) і коригувальні переміщення пальника;
• збудження дуги і заварка кратера;
• автоматичне стеження за лінією зварювання та ін.

При пуску зварювального апарату схема управління повинна забезпечувати таку послідовність включення частин і механізмів устаткування:

1. Подачу захисного газу (Qг), попередню продувку системи подачі газу;
2. Включення джерела живлення дуги (U);
3. Подачу електродного дроту (Vп);
4. Порушення дуги (Ic, Uc);
5. Переміщення апарату зі швидкістю зварювання (Vc):

Q г U V п lcUc Vc

При закінченні зварювання послідовність вимикання механізмів повинна забезпечувати заварку кратера і захист остигаючого шва:

Vc Vn lc Uc U Q г

Сварка в захисних газах електродом, що плавиться виконується як у виробничому приміщенні на спеціально обладнаних робочих місцях (зварювальний пост, установка, верстат, РТК), так і поза ним (будівельний майданчик, траса трубопроводу та ін.). Зварювальні пости мають місцеву вентиляцію і огороджені щитами або екранами для захисту оточуючих від випромінювання дуги і бризок електродного металу. За призначенням зварювальне обладнання поділяють на універсальне, спеціальне і спеціалізоване. Розглянемо коротко принципи компонування універсального зварювального обладнання загального призначення, яке випускається серійно. Установка для механізованого дугового зварювання електродом, що плавиться в захисних газах зазвичай включає:

• механізм подачі електродного дроту;
• зварювальну пальник;
• кабель-пакет;
• вбудований в джерело блок управління або окремий шафа управління;
• систему подачі захисного газу (балон, підігрівач газу для СО2), газовий редуктор, змішувач газів, газові шланги, електроклапан);
• кабелі ланцюгів управління;
• зварювальні кабелі з зажимами;
• систему охолодження водою (додатково);
• пристосування для збірки і кантування зварного вузла (механічне обладнання).

Комплект установки для дугової механізованої зварки, яку традиційно називають зварювальним напівавтоматом, показаний на Рис.2.

Рис.2. Схема установки для дугової механізованої зварки в СО2

Зварювальні напівавтомати знаходять найширше застосування, мають різне призначення і конструктивне виконання. Основним виконанням напівавтоматів є за способом захисту зони дуги:

• для зварювання в активних газах (MAG);
• для зварювання в інертних газах (MIG);
• для зварювання в інертних і активних газах (MIG / MAG);
• для зварювання порошковим або самозахисного електродної дротом (FCAW).

Розрізняють три основні системи подачі електродного дроту: штовхає, тягнуть-який штовхає і тягне типів. Найбільш поширеною є система подачі типу, що штовхає, яка обмежує довжину пальника до 5 м., Але відрізняється простотою і невеликою масою. Інші системи дозволяють збільшити довжину шлангів до 10-20 м і використовувати тонкий дріт діаметром менше 1 мм, але механізм подачі в пальнику збільшує її масу. Регулювання швидкості подачі дроту частіше застосовується плавна, але можлива плавно-ступінчаста і ступінчаста. У разі порошкового дроту застосовують дві пари роликів, щоб попередити її сплющивание. За радіусу робочої зони розрізняють напівавтомати монокорпусние (механізм подачі встановлений всередині корпусу джерела зварювального струму, радіус дії зварника визначається довжиною зварювального пальника), пересувні (механізм подачі можна переміщати щодо джерела до 15 м) і переносні (спеціальні або «кейсові» типу з довжиною кабель -пакети до 40-50 м).

Струмознімальних наконечник є змінною швидко зношуються деталлю. Від надійності контакту в ньому залежить стабільність процесу зварювання. До змінним деталей відносяться струмознімальних наконечник і сопло, які нагріваються від випромінювання дуги і забризкування.

Установки для автоматизованої дугового зварювання електродом, що плавиться в захисних газах СО2, Аг, Хіба ж то й сумішах (MIG / MAG) загального призначення зазвичай включають:

• джерело постійного або імпульсного струму;
• зварювальний апарат (трактор, підвісну або самохідну головку) з механізмами подачі електродного дроту, переміщення зварювального апарату зі швидкістю зварювання і підйому-опускання пальника;
• котушку або касету зі зварювальним дротом;
• пальник з механізмом нахилу і коригувальних переміщення її по висоті і поперек шва;
• пульт управління на зварювальному апараті;
• блок управління, вбудований в зварювальний апарат або розміщений окремо шафа управління;
• систему подачі захисного газу;
• система охолодження водою.

зварювальні матеріали

При зварюванні MIG / MAG використовують захисні гази та електродні дроту. В Таблиці 1 наведені типи газів за класифікацією Міжнародного Інституту Зварювання.

Таблиця 1. Типи захисних газів.

Група	Склад суміші,%					Хім. активність
	окислювачі		інертні гази		Відновлювачі
	CO2	O2	Ar	He	H2
И1	-	-	100	-	-	нейтральний
	-	-	-	100	-
	-	-	27-75	Ост.	-
	-	-	85 - 95	-	Ост.	Відновить.
	-	-	-	-	100
М1	-	1 - 3	Ост.	-	-	Слабокислого.
	2 - 4	-	Ост.	-	-
М2	15 - 30	-	Ост.	-	-	Среднекіслих.
	5 - 15	1 - 4	Ост.	-	-
	-	4 - 8	Ост.	-	-
М3	30 - 40	-	Ост.	-	-	сильнокислая
	-	9 - 12	Ост.	-	-
	5 - 20	4 - 6	-	-	-
З	100	-	-	-	-
	80	20	-	-	-

Як видно з таблиці, застосовуються чисті інертні гази та активні, суміші газів в різних поєднаннях: інертні + інертні, пасивні + активні й активні + активні. Водень при зварюванні плавиться не застосовується через високий розбризкування. Активний газ двоокис вуглецю (СО2) регламентується по ГОСТ 8050-85, кисень газоподібний по стандарту ГОСТ 5583-78.

Застосовується метод розрахунку витрати захисного газу Нг в літрах або кубічних метрах на 1 м шва визначається переважно для малого виробництва за такою формулою:

Нг = (НУГ х Т + НДГ)

де НУГ - питома витрата захисного газу, наведений в Таблиці 3, м3 / с (л / хв); Т - основний час зварювання n-го проходу, з (хв); НДГ - додатковий витрата захисного газу на виконання підготовчо-заключних операцій при зварюванні n-го проходу.

Таблиця 2. Питома витрата захисного газу.

Діаметр дроту, мм	Зварювальний струм, А	Витрата газу
		м 3 / с 10 4	л / хв
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

За ГОСТ 2246-70 передбачається виготовлення 75 марок зварювальних дротів, в тому числі і для зварювання в захисних газах. Середньо- і сільноокіслітельние гази групи М2 і МЗ (Аг + СО2, Аг + О2, Аг + СО2 + О) і С (СО, СО2 + О2) застосовуються в поєднанні з дротами, що містять раскислители Mn, Si, Al, Ti і ін . (наприклад СВ-08Г2С, СВ-08ГСМТ, СВ-08ХГ2С). Більш точні рекомендації по вибору електродних дротів доцільно давати при вивченні зварювання конкретних груп конструкційних матеріалів.

Порошкові дроти застосовуються зварювання без захисту і з додатковим захистом зони зварювання вуглекислим газом (самозахисні і газозахисні дроту). За типом сердечника порошкові дроти можна розділити на:

• самозахисні: рутил-органічні, карбонатно-флюорітние, флюорітние;
• газозахисні: рутилові, рутил-флюорітние.

Застосування порошкових дротів замість суцільних дозволяє легувати шов в широких межах і підвищувати стійкість його проти пір і гарячих тріщин, забезпечувати задані механічні властивості. Крім того, наявність шлаку знижує розбризкування і покращує форму шва.

Типи перенесення електродного металу і їх застосування

При зварюванні плавиться відкритою дугою перенесення електродного металу представляє складний процес. Багато факторів впливає на перенесення: склад і властивості захисного газу, склад та властивості електродного металу, рід струму і полярність, параметри режиму зварювання, вольтамперная характеристика джерела струму і його динамічні властивості та ін.

Можна виділити наступні види перенесення електродного металу:

• без коротких замикань дуги і з короткими замиканнями;
• крупно-, середньо-, дрібнокрапельне і струменевий;
• без розбризкування і з розбризкуванням.

Найбільш сприятливі умови для перенесення електродного металу спостерігаються при зварюванні в інертних одноатомних газах аргоні і гелії. У аргоні має місце два види перенесення: крупнокрапельне без коротких замикань з невеликим розбризкуванням на докритичному струмі і струменевий на струмі більше критичного. Вид перенесення впливає на форму проплавлення Рис. 3:

Мал. 3. Форма проплавления металу.

а) менше критичного;

б) більше критичного.

Сварка із струменевим перенесенням рекомендується на металі середньої товщини. У гелії спостерігається крапельний перенесення з короткими замиканнями (к.з.) дуги (малі струм і напруга) і без к.з. на підвищеному струмі і напрузі при незначному дрібнокрапельне розбризкування. Сварка в гелії має меншу опуклість, ніж в аргоні, так як аргон підвищує поверхневий натяг в сталях. Застосування суміші Аг + Чи не дозволяє використовувати переваги обох газів. При зварюванні в СО2 мають місце перенесення дрібнокрапельне з к.з. і невеликим разбриз гіваніем, крупнокрапельне з к.з. і без к.з. з великим розбризкуванням. На великих токах, коли дуга занурюється в основний метал, перенесення стає дрібнокраплинного, розбризкування зменшується, проте валик має надмірну опуклість.

Типи перенесення металу при зварюванні MIG / MAG

При зварюванні MIG / MAG перенесення металу здійснюється, в основному, двома формами. При першій формі крапля стосується поверхні зварювальної ванни ще до відділення від торця електрода, утворюючи коротке замикання, через що цей тип перенесення отримав назву переносу з короткими замиканнями. При другій формі крапля відділяється від торця електрода без торкання поверхні зварювальної ванни і, тому, цей тип перенесення називається перенесенням без коротких замикань. Остання форма перенесення металу підрозділяється на 6 окремих типів відповідно до особливостей формування та відділення крапель електродного металу від торця електрода. Таким чином, згідно з класифікацією запропонованої Міжнародним Інститутом Зварювання, існує 7 основних типів перенесення металу, проілюстрованих на Рис. 4 (умови цих сварок наведені в Табл. 3)

Мал. 4. Типи перенесення металу при зварюванні MIG / MAG

Умови зварювання експериментів для ілюстрації різних типів перенесення металу, представлених на Рис. 4 (електронний джерело живлення).

Таблиця 3. Типи перенесення металу при зварюванні MIG / MAG.

При перенесенні металу з короткими замиканнями торець електрода з розташованої на ньому краплею розплавленого електродного металу періодично торкається поверхні зварювальної ванни, викликаючи короткі замикання і згасання дуги. Зазвичай, перенесення металу з короткими замиканнями має місці при низьких режимах зварювання, тобто, малому струмі зварювання і низькій напрузі дуги (коротка дуга гарантує, що крапля торкнеться поверхні ванни раніше свого відділення від торця електрода). Цей тип перенесення металу має місце як при зварюванні MIG, так і під час зварювання MAG. На початку короткого замикання напруга дуги різко падає (до рівня напруги короткого замикання) і залишається низьким до його закінчення, в той час як струм короткого замикання швидко підвищується. Розігрів перемички рідкого металу між торцем електрода і зварювального ванній (викликається проходять високим струмом короткого замикання) сприяє її розриву.

Перенесення металу при імпульсному режимі дугового зварювання

Головною особливістю процесу імпульсно-дугового зварювання є можливість отримання дрібнокрапельного перенесення електродного металу при середньому значенні струму зварювання (Iм) нижче критичного, який в звичайних умовах визначає межу між крупнокрапельне та дрібнокраплинного перенесенням металу. У цьому методі управління перенесенням металу ток примусово змінюється між двома рівнями, званими базовим струмом (I б) і струмом імпульсу (I та) Рис. 5. Рівень базового струму вибирається з умови достатності для забезпечення підтримки горіння дуги при незначному впливі на плавлення електрода. Функцією струму імпульсу, який перевищує критичний струм, є форма струму, показана на рисунку 5 (типу «одна крапля за один імпульс»).

Мал. 5. Імпульсна дугова зварка

Для практичних показників взята сталева електродний дріт СВ08Г2С діаметром 1,2 мм; захисний газ Аг + 5% 02; ток імпульсу I та = 270 A; час імпульсу tи = 5,5 мс; базовий струм Iб = 70 A; час паузи tп = 10 мс; швидкість подачі дроту під час імпульсу Vпі = 3,5 м / хв; швидкість подачі дроту під час паузи VПП = 28 см / хв; виліт електрода - 18 мм.

Плавлення торця електрода, формування краплі певного розміру і зрив цієї краплі з торця електрода відбувається під дією електромагнітної сили (Пинч-ефект). Протягом одного імпульсу струму може бути сформовано і перенесено в зварювальну ванну від однієї до кількох крапель. Частота проходження імпульсів струму, їх амплітуда і тривалість (tи) визначають виділяється енергію дуги, а отже, швидкість розплавлення електрода. Сума тривалостей імпульсу tu і паузи (tп) визначає період пульсації струму, а її зворотна величина дає частоту пульсації. Перенесення електродного металу при дуговому зварюванні з імпульсом характеризується наступними параметрами:

• числом крапель сформованих і перейшли в зварювальну ванну під дією одного імпульсу струму;
• розміром краплі;
• часом від початку імпульсу струму до зриву першої краплі;
• моментом, коли відбувається відділення краплі від електрода (на фазі імпульсу або на фазі паузи).

Мал. 6. Перенесення краплі електродного металу.

У зв'язку з тим, що формування і відрив краплі управляється амплітудою і тривалістю струму імпульсу (I та й tu), базовий струм зварювання (Іб) може бути зменшений істотно нижче рівня критичного струму, що досягається або простим збільшенням часу бази (tб), т. е., зниженням частоти імпульсів, або зниженням базового струму (I б). Наприклад, стосовно малоуглеродистой електродної дроті діаметром 1 мм при зварюванні в захисному середовищі на базі аргону можна підтримувати керований дрібнокрапельне перенесення металу на струмі зварювання менше 50 А, хоча критичний струм для цих умов дорівнює приблизно 180 ... 190 А. Завдяки низькій потужності дуги і швидкості розплавлення електрода, зварювальний ванна має малі розміри і легко керована. Таким чином, стає можливим реалізація бажаного дрібнокрапельного перенесення електродного металу, як при зварюванні тонколистового металу, так і під час зварювання металу великої товщини у всіх просторових положеннях.

Іншою перевагою імпульсного режиму є можливість використання дротів великих діаметрів для швидкостей наплавлення характерних для дротів малих діаметрів, що знижує вартість одиниці ваги наплавленого металу. При цьому також зростає ефективність наплавлення завдяки зниженню втрат на розбризкування електродного металу.

До недоліків цього процесу можна віднести можливу відсутність проплавления, внаслідок низького тепловкладення в зварювальну ванну. Крім того, підвищені вимоги до кваліфікації зварювальників, а також використання значно складнішого і дорогого зварювального обладнання в сукупності з більш низькою гнучкістю (універсальністю) процесу.

Особливості зварювання в середовищі вуглекислого газу

Вуглекислий газ є активним газом. При високих температурах відбувається дисоціація (розкладання) його з утворенням вільного кисню:

2СО 2 2СО + О 2

Молекулярний кисень під дією високої температури зварювальної дуги дисоціює на атомарний за формулою:

Про 2 2О

Атомарний кисень, будучи дуже активним, вступає в реакцію з залізом і домішками, що знаходяться в стали, по наступних рівнянь:

Si + 2O = SiО2.

Щоб придушить реакцію окислення вуглецю і заліза при зварюванні у вуглекислому газі, в зварювальну ванну вводять розкислювачі (марганець і кремній), які гальмують реакції окислення і відновлюють оксиди за рівнями:

FeO + Mn = MnO + Fe,

2FeO + Si = SiО2 + 2Fe і т.д.

Утворені оксиди кремнію і марганцю переходять в шлак. Виходячи з цього при зварюванні у вуглекислому газі маловуглецевих і низьковуглецевих сталей необхідно застосовувати кремній-марганцевисті дроту, а для зварювання легованих сталей - спеціальні дроти.

Таблиця 4. Зварювальні дроту для зварювання маловуглецевих і легованих сталей.

Підготовка металу під зварювання полягає в наступному. Щоб в наплавленого металу не було часу, кромки зварних з'єднань необхідно зачищати від іржі, бруду, масла і вологи на ширину до 30мм по обидві сторони від зазору. Залежно від ступеня забруднення зачищати кромки можна протиранням дрантям, зачисткою сталевою щіткою, опескоструіваніем, а також знежиренням з подальшим травленням. Слід зауважити, що окалина майже не впливає на якість зварного шва, тому деталі після газового різання можуть зварюватись відразу після зачистки шлаку. Обробляють кромки під зварювання так само, як і при напівавтоматичному зварюванні під шаром флюсу.

Вибір режимів зварювання в середовищі вуглекислого газу

До параметрів режиму зварювання в вуглекислому газі відносяться: рід струму і полярність, діаметр електродного дроту, сила зварювального струму, напруга на дузі, швидкість подачі дроту, виліт електрода, витрата вуглекислого газу, нахил електрода щодо шва і швидкість зварювання.

При зварюванні у вуглекислому газі зазвичай застосовують постійний струм зворотної полярності, так як зварювання струмом прямої полярності призводить до нестійкого горіння дуги. Змінний струм можна застосовувати тільки з осцилятором, проте в більшості випадків рекомендується застосовувати постійний струм.

Діаметр електродного дроту слід вибирати в залежності від товщини зварюваного металу.

Зварювальний струм встановлюється в залежності від обраного діаметра електродного дроту.

Основні режими напівавтоматичного зварювання наведені в Таблиці 5.

Таблиця 5. Основні режими зварювання.

Товщина металу, мм	Діаметр зварювального дроту, мм	Зварювальний струм, А	Зварювальне напруга, В	Швидкість подачі дроту, м / год	Витрата захисного газу, л / хв	Виліт електрода, мм
1,5	0,8 – 1,0	95 – 125	19 – 20	150 – 220	6 – 7	6 – 10
1,5	1,2	130 – 150	20 – 21	150 – 200	6 – 7	10 – 13
2,0	1,2	130 – 170	21 – 22	150 – 250	6 – 7	10 – 13
3,0	1,2	200 – 300	22 – 25	380 – 490	8 – 11	10 – 13
4,0 – 5,0	1,2 – 1,6	200 – 300	25 – 30	490 – 680	11 – 16	10 – 20
6,0 - 8,0 і більше	1,2 – 1,6	200 – 300	25 – 30	490 – 680	11 – 16	10 – 20

Зі збільшенням сили зварювального струму збільшується глибина провару і підвищується продуктивність процесу зварювання.

Напруга на дузі залежить від довжини дуги. Чим довше дуга, тим більше напруги на ній. Зі збільшенням напруги на дузі збільшується ширина шва і зменшується глибина його провару. Встановлюється напруга на дузі в залежності від обраної сили зварювального струму.

Швидкість подачі електродного дроту підбирають з таким розрахунком, щоб забезпечувалося стійке горіння дуги при обраному напрузі на ній. Вильотом електрода називається довжина відрізка електрода між його кінцем і виходом його з мундштука. Величина вильоту дуже впливає на стійкість процесу зварювання і якість зварного шва. Зі збільшенням вильоту погіршується стійкість горіння дуги і формування шва, а також збільшується розбризкування. При зварюванні з дуже малим вильотом ускладнюється спостереження за процесом зварювання і часто підгорає контактний наконечник. Величину вильоту рекомендується вибирати в залежності від діаметра електродного дроту.

Крім вильоту електрода, необхідно витримувати певну відстань від сопла пальника до виробу (Табл.6), так як зі збільшенням цієї відстані можливе попадання кисню та азоту повітря в наплавлений метал і утворення пор у шві. Величину відстані від сопла пальника до виробу слід витримувати в приведених значеннях.

Витрата вуглекислого газу визначають залежно від сили струму, швидкості зварювання, типу з'єднання і вильоту електрода. В середньому газу витрачається від 5 до 20 л / хв. Нахил електрода щодо шва робить великий вплив на глибину провару і якість шва. Залежно від кута нахилу зварювання можна виробляти кутом назад і кутом вперед.

При зварюванні під кутом назад в межах 5 - 10 ° покращується видимість зони зварювання, підвищується глибина провару і наплавлений метал виходить більш щільним. При зварюванні під кутом вперед важче спостерігати за формуванням шва, але краще спостерігати за зварюються крайками і направляти електрод точно по зазорах. Ширина валика при цьому зростає, а глибина провару зменшується. Цей спосіб рекомендується застосовувати при зварюванні тонкого металу, де існує небезпека наскрізного прожога. Швидкість зварювання встановлюється самим зварювальником в залежності від товщини металу і необхідної площі поперечного перерізу шва. При занадто великій швидкості зварювання кінець електроду може вийти з-під зони захисту газом і окислюватися на повітрі.