Spawanie w gazie osłonowym: sposoby, technologia, zastosowania, gost

Technologia spawania działania w odniesieniu do do przedmiotów metalowych umożliwiają dziś osiągnięcie wysokiego poziomu organizacji procesu pod względem bezpieczeństwa, ergonomii i funkcjonalności. Świadczy o tym rozpowszechnienie półautomatycznych i zrobotyzowanych urządzeń do podstawowych operacji związanych z łączeniem termicznym. Równocześnie rosną wymagania jakościowe dla spoin. Spawanie w osłonie gazów jest najbardziej skuteczne w tym zastosowaniu, gdy obszar roboczy może być osłonięty przed warunkami atmosferycznymi.

Istota technologii

Proces spawania w środowisku gazu osłonowego jest pochodną połączenia kilka metod oddziaływanie termiczne na metale z możliwością strukturalnego połączenia elementów. Po pierwsze, metoda ta opiera się na metodzie spawania łukowego, która sama w sobie zapewnia optymalne zarządzanie elektrodą i powierzchnią przedmiotów obrabianych o strukturze. W tym formacie użytkownik może zajmować dowolną pozycję przestrzenną, korzystając z mobilnych i kompaktowych urządzeń. Wszystko to dotyczy ergonomii organizacji stanowiska pracy, a istotę procesów spawania elektrochemicznego w gazie osłonowym ujawnia specyficzne środowisko, w którym wykonywana jest operacja. Po pierwsze, należy podkreślić znaczenie ochrony jeziorka spawalniczego przed niekorzystnym wpływem powietrza atmosferycznego. Bezpośredni kontakt stopionego metalu z tlenem prowadzi do żużlowania powierzchni, utleniania powłoki i niekontrolowanego stopowania struktury metalu. Do eliminacji takich wpływów stosuje się specjalne izolatory - osłony, materiały sypkie jak topnik i gaz, który jest wtryskiwany do strefy roboczej za pomocą specjalnych urządzeń. Ten ostatni sposób ochrony jest przyczyną osobliwości rozpatrywanego procesu spawania.

Ogólne zasady spawania według GOST 14771-76

Zgodnie z powyższą normą państwową, ta metoda spawania może być stosowana do spoin jednostronnych i dwustronnych, spoin czołowych, spoin pachwinowych, spoin teowych i spoin zakładkowych. Jeśli chodzi o podstawowe parametry procesu, to są one następujące:

• Grubość elementów - zakres od 0,5 do 120 mm.
• Dopuszczalny błąd przy spawaniu elementów o grubości od 12 mm - od 2 do 5 mm.
• Pochylenie powierzchni szwu jest dopuszczalne tylko wtedy, gdy zapewnione jest płynne przejście z jednego elementu na drugi.
• Przy spawaniu detali z istotną różnicą wskaźników grubości wstępny skos jest wykonywany w kierunku od większego detalu do mniejszego.
• Wklęsłości i wypukłości spoin kątowych zgodnie z tolerancjami GOST 14771-76 powinny być nie więcej niż 30% katetusu uformowanego kąta, ale jednocześnie w granicach 3 mm.
• Wielkość dopuszczalnego przesunięcia krawędzi przed spawaniem zależy od grubości przedmiotu obrabianego. Przykładowo, w przypadku elementów o grubości do 4 mm wartość ta mieści się w zakresie 0,8 - 1 mm, natomiast w przypadku elementów o grubości 100 mm przesunięcie powinno wynosić 6 mm.

Stosowane gazy spawalnicze

Do spawania wszystkie gazy są rozdzielane na gazy obojętne i aktywne. Ponieważ głównym zadaniem mieszaniny gazów jest funkcja izolacyjna, najbardziej wartościowe są te media, które nie wpływają w żaden sposób na obrabiany metal. Mieszaniny takie obejmują obojętne substancje monatomowe, takie jak hel i argon. Chociaż, zgodnie z GOST, spawanie w gazie osłonowym powinno odbywać się w środowisku dwutlenku węgla, a połączenia z mieszankami tlenowymi są dozwolone. Jeśli chodzi o gazy aktywne, mogą one oddziaływać na metal zarówno w stanie stopionym, jak i stałym. Obecność gazów w strukturze molekularnej metalu jest ogólnie uważana za niepożądaną, ale istnieją wyjątki, ze względu na specyficzne kombinacje w różnych środowiskach.

Charakter wpływu medium gazowego na metal

Warto zaznaczyć, że negatywne skutki gazu w procesie spawania łukowego na przedmiotach obrabianych. Przy chłodzeniu lub silnym ogrzewaniu gazy rozpuszczone w strukturze molekularnej mogą powodować powstawanie porów, co logicznie zmniejsza właściwości wytrzymałościowe produktu. Z drugiej strony, atomy wodoru i tlenu mogą być korzystny w przyszłych operacjach stopowych. Nie wspominając o przydatności aktywnego gazu osłonowego w spawaniu stopów austenitycznych i stali, które są trudne do stopienia w przypadku zastosowania obojętnych mieszanek izolacyjnych. Ostatecznie problemem dla technologów nie jest wybór odpowiedniej mieszanki gazowej, ale raczej stworzenie warunków, które pozwolą zminimalizować szkodliwy wpływ gazu aktywnego na jeziorko spawalnicze i jednocześnie zachować pozytywne efekty rozpuszczalności.

Technika spawania

Źródło prądu elektrycznego jest podłączone do spawanego elementu i elektrody, a następnie służy do wytworzenia i utrzymania łuku spawalniczego. Od momentu zapalenia się łuku operator musi zachować optymalną odległość pomiędzy elektrodą a powstałą spoiną, biorąc pod uwagę wartości temperatury i obszar oddziaływania termicznego. Gaz jest wtryskiwany do obszaru roboczego jednocześnie za pomocą palnika z podłączonej butli gazowej. Wokół łuku powstaje uszczelnienie gazowe. Intensywność tworzenia się koralików zależy od konfiguracji krawędzi i grubości obrabianych elementów. Z reguły zawartość metalu podstawowego w łuku, który tworzy się podczas spawania w gazie osłonowym, wynosi od 15 do 35%. Zakres pracy może wynosić do 7 mm głębokości i 10 do 30 mm długości i szerokości.

Kluczowe urządzenia do spawania gazowego

Wyposażenie wymagane do tego rodzaju aplikacji zależy od zastosowania spawania i formatu produkcji. Podstawę techniczną tworzą bezpośrednio półautomaty, podwieszane głowice spawalnicze, źródła prądu, prostowniki oraz w pełni zautomatyzowane moduły złożone z uchwytami elektrod, które w znacznym stopniu odciążają operatora od czynności pośrednich. Dzisiaj skupiamy się na zmechanizowanym spawaniu w gazie osłonowym, które jest również wyposażone w rurociąg gazowy, palniki, pomoce do pozycjonowania itp. д. W dużych fabrykach tworzone są specjalne stanowiska z niezbędnym wyposażeniem technicznym do spawania. Natomiast zoptymalizowany format takich zadań w w domu wymaga jedynie kompaktowego falownika z przetwornikami oraz butli gazowej z urządzeniem regulującym dopływ gazu.

Urządzenia pomocnicze

Techniki i urządzenia pomocnicze służą głównie do komunikacji między głównymi urządzeniami, ale także do wykonywania zadań nie związanych bezpośrednio ze spawaniem. Do takich urządzeń należą:

• Infrastruktura butli gazowych, obejmująca wężownice, reduktory, podgrzewacze, obudowy itp. д.
• Narzędzia do czyszczenia i separatory do do usunięcia produkty spalania w obszarze pracy. Szczególnie przy spawaniu w gazie osłonowym elektrodą nietopliwą, której stopiwo nie wnika bezpośrednio w strukturę przedmiotu obrabianego. Zarówno podczas spawania, jak i po jego zakończeniu może być konieczne szlifowanie szwu.
• Osuszacz. Eliminuje i reguluje wilgoć zawartą w dwutlenku węgla. Osuszacze do zastosowań wysoko lub niskociśnieniowych.
• Urządzenia filtrujące. Oczyszcza strumień gazu z niepożądanych cząstek stałych, zapewniając również czyste spawanie.
• Urządzenia pomiarowe. Powszechnie stosowane są manometry do śledzenia tego samego ciśnienia oraz przepływomierze gazu.

Tryby spawania i ich parametry

Podejścia do organizacji procesu spawania w tym przypadku różnią się w kilku kryteriach, co ostatecznie pozwala nam wyróżnić różne tryby pracy. Metody różnią się na przykład techniczną realizacją zadania - ręczną, półautomatyczną i automatyczną. W bardziej szczegółowych obliczeniach trybów spawania w gazie osłonowym uwzględnia się następujące parametry:

• Amperaż - zakres od 30 do 550A. Zazwyczaj większość standardowych operacji wymaga źródeł 80-120A.
• Grubość elektrody - 4 do 12 mm.
• Napięcie - średnio od 20 do 100W.
• Prędkość spawania - zakres od 30 do 60 m/h.
• Przepływ mieszaniny gazów - 7 do 12 l/min.

Wybór konkretnych wartości zależy w dużej mierze od rodzaju metalu, grubości obrabianego przedmiotu oraz warunków jak wykonać operację wymagania dotyczące tworzonego połączenia.

Spawanie ręczne

Umiejętności operatora i charakterystyka elektrody są kluczowe dla procesu. Spawacz ma prawie całkowitą kontrolę nad procesem, ustawiając łuk do powierzchni roboczej i monitorując mieszankę gazową z butli. Jeśli chodzi o wydajność, gęstość i natężenie prądu oraz długość drogi spawania będą na pierwszym miejscu. Spawanie ręczne w gazie osłonowym najczęściej wymaga kilku przejść, zwłaszcza w przypadku spawania grubszych elementów. W innych przypadkach konieczne jest wykonanie większej liczby przejść w celu dokonania korekty spoiny, zmiany jej długości i charakterystyki napawania.

Spawanie półautomatyczne

Jest to najpopularniejszy obecnie tryb ekranowany. Główną różnicą między tą metodą a ręczną jest obecność elementów mechanizacji z prostownikami oraz możliwość automatycznego podawania drutu ze specjalnej szpuli. W przypadku spawania półautomatycznego w osłonie gazów operator nie musi zatrzymywać się w celu wymiany materiałów eksploatacyjnych, ale technika oddziaływania łuku i powierzchni obrabianego przedmiotu nadal zależy od użytkownika. Operator monitoruje proces kształtowania spoiny spawalniczej, poprzez zmianę profilu prądu, kąta itp. д.

Spawanie automatyczne

W pełni zmechanizowany proces spawania, w którym użytkownik może jedynie pośrednio wpływać na charakterystykę materiałów eksploatacyjnych, mieszaniny gazów i proszku topnikowego. Technicznie operację zapewniają wielofunkcyjne stacje i platformy ze zrobotyzowanym wyposażeniem. W wysoko wyspecjalizowanych, nowoczesnych zakładach produkcyjnych dla automatycznego Spawanie w gazie osłonowym odbywa się za pomocą tzw. traktora, który wyposażony jest we wszystkie niezbędne zespoły funkcjonalne. Jest to mobilne stanowisko spawalnicze, które podczas procesu spawania porusza się wzdłuż linii spawania i jednocześnie wysyła mieszanki osłonowe do obszaru spawania. Niezbędnym elementem takich modułów jest sterowanie, które początkowo zapisane jest w zbiorze algorytmów z działaniami dla każdego aktuatora.

Wniosek

Zastosowanie technik osłony tlenowej w jeziorku spawalniczym może zminimalizować, jeśli nie wyeliminować, charakterystyczne wady formacji spawalniczej. Dotyczy to pęknięć wstecznych, pęknięć, przepaleń, kałuż i innych niedoskonałości, które mogą powstać w wyniku kontaktu stopionej powierzchni przedmiotu obrabianego z otwartym powietrzem. Zaletą spawania łukowego w osłonie gazów w porównaniu do spawania z rdzeniem topnikowym jest to, że nie ma potrzeby usuwania szlamu z miejsca pracy. Zachowane są inne korzystne cechy procesu, takie jak możliwość wizualnej kontroli jakości uformowanego złącza. Jeśli mówimy o wadach metody, jej negatywnymi czynnikami są promieniowanie cieplne i świetlne łuku, co wymaga specjalnych środków ochrony osobistej spawacza.