08.12.2022 р. група № 117 Обладнання та технологія зварювальних робіт

Урок № 146-147

Тема уроку: Механізоване зварювання й наплавлення   в середовищі захисних газів 

Технологія напівавтоматичною зварювання украй проста. У роботі частенько використовується плавкий дріт і  захисний газ. В якості газу використовують аргон, вуглекислоту або гелій, а іноді і суміші цих газів. Зварювання виконується із застосуванням напівавтомата, на нім встановлюється постійний або імпульсний струм. Під час зварювання плавиться і дріт, і сам метал. Вони змішуються і утворюють єдиний шов. Газ виконує захисну функцію. Він подається в зварювальну зону за допомогою пальника і захищає шов від окислення і утворення дефектів.

Також існує зварювання неплавким електродом у середовищі інертного газу, але вона застосовується рідко, тому не загострюватимемо на ній увагу. А ось про що варто розповісти детальніше, так це про сферу застосування такої зварювальної технології. MIG/MAG зварювання може застосовуватися не лише на суші, але і під водою, що істотно збільшує можливості зварювальника.

Читайте також: Підводне зварювання

Вживане устаткування

Напівавтоматична зварювання у середовищу захисних газів припускає використання не лише напівавтомата, але і джерела струму. В якості джерела можна використати звичайну побутову розетку, якщо напруги вистачає, і воно безперебійне. Також для повноцінної роботи вам треба працювати з механізмом, який подаватиме дріт, а також вибрати змінні деталі. Далі ми детально усе розповімо.

Зварювальний напівавтомат

Зварювання в захисних газах виконується за допомогою напівавтомата. Напівавтоматом називають як окремий зварювальний апарат, так і комплекс усього устаткування, у тому числі балона з газом. Робота може виконуватися на спеціальному зварювальному посту, верстаті або без поста. Нижче зображений стандартний комплект зварювального устаткування для MIG/MAG зварювання.

Стандартний зварювальний напівавтомат для роботи з плавким електродом в захисних газах складається з джерела струму, механізму подання дроту, пальника, кабелів, вбудованого управління, системи подання газу, системи охолодження.

Зварювальний апарат напівавтомат може мати різне призначення. Напевно ви помітили, що в ході статті ми згадували терміни MIG і MAG. Цими термінами позначається тип зварювання. MAG-зварювання в середовищі активних газів. MIG – зварювання в середовищі інертних газів. Відповідно, апаратом MIG ви не зможете виконати MAG зварювання, і навпаки.

Для більшої універсальності можна придбати напівавтомат, здатний працювати і в MIG, і в MAG режимі. Так ваші можливості будуть набагато ширші. Є ще FCAW зварювання із застосуванням порошкового дроту. Порошковий дріт-це порожниста трубочка, усередині якої містяться флюси. Такий дріт використовують без захисного газу, так що на цьому не зупинятимемося.

Системи подання дроту

Вище ми згадували, що при зварюванні напівавтоматом дріт подається за допомогою спеціального механізму. Він може працювати по трьох принципах: що штовхає, тянуще-толкающем і тягне. Найпопулярніша система подання дроту-штовхає, вона сама недорога і зустрічається у більшості бюджетних напівавтоматів.

Головний недолік-обмежена кількість метрів газового шланга, який можна використати. А саме,5 метрів в довжину. Якщо в напівавтоматі використовується інша система подання дроту, то можна використати шланг завдовжки від10 метрів і більше. Також можна використати товщий дріт, але треба враховувати, що такий механізм важитиме набагато більше.

Також звернете увагу на регулювання швидкості подання дроту у вибраній вами моделі. Новачкам рекомендуємо вибирати механізми з автоматичним регулюванням швидкості подання, так ви позбавитеся від зайвого головного болю. Ну а професіонали частенько вибирають механізми з ручним регулюванням, оскільки їх досвід дозволяє встановлювати індивідуальні налаштування для кожного типу робіт. Самі механізми подання можуть бути вбудованими в напівавтомат, а можуть бути переносними. У переносних значно більше можливостей, але вони громіздкі і не дозволяють варити у важкодоступних місцях.

Змінні деталі

У напівавтомата є додаткові змінні деталі, за якими треба періодично стежити. До таких деталей відноситься струмознімальний наконечник і сопло. Стежте, щоб ці деталі були в справному стані, оскільки від них багато в чому залежить стабільність горіння дуги. Рекомендуємо відразу придбати якісні змінні деталі, щоб вони не підвели вас в самий непідходящий момент.

Вживані комплектуючі

Зварювання напівавтоматом з газом припускає використання дроту і, звичайно, захисного газу. Нижче ви можете бачити таблицю з використовуваними типами газів.

Якщо ви уважно вивчите таблицю, то виявите, що застосовуються найрізноманітніші гази: і активні, і інертні, і суміші газів, у тому числі активних з інертними. Газ, який не рекомендується застосовувати при напівавтоматичному зварюванні,-водень. При його використанні метал сильно розбризкується і шов виходить неякісним.

Тепер про дроти. Є окремий ГОСТ №2246-70, згідно з яким допускається використання75 марок зварювального дроту. Ви самі розумієте, що при такій різноманітності важко давати якісь загальні рекомендації по правильному вибору дроту. Скажемо лише одне: орієнтуйтеся на марку деталі, яку збираєтеся варити. І виходячи з цього підбирайте марку дроту.

Особливості зварювання в середовищі вуглекислого газу

Оскільки у рамках однієї статті ми не зможемо розповісти про особливості напівавтоматичного зварювання в середовищі усіх захисних газів, ми вирішили розповісти тільки про зварювання у вуглекислоті. Це популярна і ефективна технологія зварювання, так що запам’ятаєте (а краще запишіть) усе, що прочитаєте нижче.

Вибір зварювального дроту

Вибір зварювального дроту при зварюванні у вуглекислоті-справа непроста. Річ у тому, що при зварюванні у вуглекислоті сталеві деталі з низьким вмістом вуглецю сильно окислюються. Щоб цього уникнути треба використати дріт, у складі якого є присутнім марганець і кремній. А якщо треба зварити леговані стали, то використайте спеціальні дроти. Нижче ви можете бачити рекомендовані марки дроту для зварювання низьковуглецевих і легованих сталей.

Підготовка металу

Щоб шов вийшов якісним треба ретельно підготувати метал перед зварюванням. Для цього очистите кромки від корозії, бруду, фарби або слідів олії. Якщо забруднення несуттєві, то для їх усунення можна використати дрантя. Якщо забруднення в’їдаються, то використайте металеву щітку. Не забувайте знежирювати метал. В деяких випадках можна удатися до того, що труїть.

Вибір режиму зварювання

Від правильного вибору режиму зварювання багато в чому залежить якість готового зварного з’єднання. Тому до вибору режиму треба підійти з усією відповідальністю. Режимом зварювання називають комплекс різних налаштувань, які ви можете встановити на своєму напівавтоматі.

При зварюванні напівавтоматом в середовищі вуглекислого газу цей комплекс налаштувань складається з роду струму, його полярності, діаметру дроту, сили зварювального струму, напруги дуги, швидкості подання дроту, вильоту дроту. Давайте детальніше зупинимося на кожному параметрі.

Розпочнемо з роду струму і його полярності. Зазвичай використовують постійний струм зворотної полярності. Якщо встановити пряму полярність дуга горітиме нестабільно. Якщо ви хочете використати не постійний, а змінний струм, то треба додатково додати в ланцюг осцилятор.

Діаметр дроту вибирається виходячи з товщини зварюваного металу. Тут усе просто. Чим тонше метал, тим тонше дріт. А ось силу зварювального струму треба встановлювати виходячи з діаметру дроту. Головне зрозуміти основний принцип: чим більше сила зварювального струму, тим більше глибина провару і вище швидкість зварювання. Нижче ви можете бачити таблицю з основними режимами зварювання. Використайте цю шпаргалку перший час, а потім вчитеся самі підбирати оптимальний режим.

Що стосується напруги дуги, то цей параметр залежить від довжини цієї самої дуги. Напругу встановлюють виходячи з сили зварювального струму. Тут теж досить зрозуміти основний принцип, щоб навчитися настроювати напругу. Найголовніше правило: чим більше напруга, тим менше глибина провару і більше ширина шва. Цієї інформації вже вистачає для того, щоб досвідченим шляхом з’ясувати оптимальну напругу дуги.

Швидкість подання дроту підбирається досвідченим шляхом. Важливо, щоб дуга горіла стабільно і при цьому дріт рівномірно плавився. Новачкам рекомендуємо використати механізми з автоматичним регулюванням швидкості подання дроту.

І останній параметр режиму зварювання-виліт дроту. Він теж визначається досвідченим шляхом і приходить з досвідом. Тут важливо, щоб виліт не був занадто великим або занадто маленьким. Якщо виліт буде занадто великий, дуга горітиме нестабільно і якість шва погіршає. А якщо виліт буде занадто маленьким, то ви просто не зможете спостерігати за процесом зварювання.

Витрата газу

Під час зварювання важливо стежити за витратою вуглекислого газу. Якщо ви варите у себе в гаражі, то це робити не обов’язково. А ось якщо ви зварювальник на виробництві, то просто зобов’язані стежити за витратою. Щоб визначити витрату треба врахувати силу струму, тип зварного шва і виліт зварювального дроту. Темі витрати вуглекислоти ми присвятили окрему статтю, обов’язково прочитайте її.

ДЗ: опрацювати матеріпл, виписати основні операції виконання напівавтоматичного (механізованого) зварювання в захисних газах

Урок № 148-149

Тема уроку: Технологія і особливості ручного дугового зварювання і наплавлення

Ручне́ (електро)дугове́ зва́рювання — технологічний процес отримання нероз'ємного з'єднання, при якому довжина дуги, подача електрода зі швидкістю його розплавлення та переміщення уздовж зварюваних кромок відбувається вручну^[1].

Зварювання можна виконувати плавким металевим електродом, неплавким вугільним, графітовим або вольфрамовим електродом. При зварюванні неплавким електродом у зону дуги подають додатковий (присадний) метал.

Ручне дугове зварювання є найпоширенішим видом електрозварювання, застосовується для зварювання м'якої та легованої сталей, чавуну, неіржавних сталей, у деяких випадках кольорових металів. Електрод має вигляд стрижня діаметром 1,5…10 мм, закріплений в ручному електродотримачі.

• 
  

При дотику електрода до металевої зварної деталі, замикається електричне коло і його кінець нагрівається. Якщо потім електрод відвести на 3—5 мм від деталі, то встановлюється дуговий розряд, за рахунок якого далі підтримується струм. Інтенсивне локальне нагрівання викликає розплавлювання основного металу (металу деталі) поблизу дуги розряду. Кінець електрода теж плавиться, і метал електрода вливається в розплавлену «зварювальну ванну» основного металу.

Ручне дугове зварювання поділяється на такі різновиди:

• одно-, дво- і багатоелектродне, що застосовується для прискорення робіт та підвищення продуктивності праці;
• при постійному й змінному струмі;
• однофазною і трифазною дугою.

Залежно від довжини і товщини стику зварювання використовуються різні способи ведення шва:

• короткі шви до 250 мм виконують способом — «на прохід»;
• шви середньої довжини від 250 до 1000 мм виконують від середини до країв уступчастим способом по ділянках;
• довгі шви виконують зворотноуступчастим способом від середини до країв.

Техніка ручного дугового зварювання швів у вертикальному положенні

Особливості вертикального зварювання

Вертикальне зварювання має складність в тому, що при створенні шва, розплавлений метал стікає вниз, чого ні в якому разі не можна допустити. Якщо це станеться, то поверх цієї краплі варити вже не вийде, так як там міститься шлак від електрода. 

Для створення якісного валика  при ручному дуговому зварюванні, рекомендується використовувати коротку дугу на невеликому струмі. При цьому зварник повинен здійснювати рухи знизу вгору, щоб уникнути непотрібних стікань. Коли з розплавленої краплі формується вертикальий шов, потрібно кінець електрода прибирати трохи в сторону, щоб дати матеріалу затвердіти і при цьому не втратити іскру.

Принципи вертикального зварювання

Для створення ідеального шва, необхідно дотримуватися кількох принципів вертикальної зварювання:
1. Якщо зварювальні роботи проводяться на змінному струмі, тоді обов'язково починати необхідно знизу. При цьому кратер шва наповнюється матеріалом так, що створює об'ємний валик, який є підставкою для наступного розплавленого металу, що буде утворюватися вище. Таким чином і заповнюється шов. 

2. При електродуговому зврюванні метал в кратері шва при вертикальному положенні повинен застигати набагато швидше. Для цього краще робити невеликі краплі. Домогтися такого ефекту дуже просто, скоротивши дугу (відстань між виробом і електродом).

Умови для якісного вертикального шва

Не всі початківці зварювальники розуміють, як варити вертикальний шов, щоб він вийшов естетичним, міцним і «правильним» з точки зору якості. Є кілька умов, виконуючи які вийде ідеальний шов практично з першого разу:
• під час підпалу потрібно дотримуватися перпендикулярного розташування електрода по відношенню до деталей;
• чим коротша дуга, тим швидше кристалізується метал і знижується ризик стікань, які псують шов;
• під час формування валика  електрод необхідно нахиляти вниз, щоб, краплі металу не стікали;

При такому підході до роботи шов зварювати легше і простіше, ніж при зварюванні зверху вниз. Але при цьому якість шва буде трохи нижча.
Бувають  деталі, які потрібно зварювати  тільки методом зверху вниз. Для цього потрібно дотримуватися бути бережним і плавно виконувати рухи. Тоді метал не буде стікати і псувати виріб.

Якщо зварюються пластинки дуже тонкі, наприклад бляшані або оцинковані, тоді потрібно зробити наступне:
• максимально якісно зачистити деталі, прибрати з них пил, бруд, залишки фарби або масла, зняти оцинкований шар;
• шов робити точками. В цьому випадку знижується ризик стікань і пропалів. 

Створювати зварювальні шви можна декількома способами:
• зверху вниз з відривом дуги:
• знизу вверх з відривом дуги;
• зверху вниз без відриву дуги:
• знизу вверху без відриву дуги.

Зврювання в вертикальному положенні вимагає більше уваги і зусиль, ніж в нижньому. Це пов'язано з можливими стіканнями металу. Для початківців зварників простіше буде формувати зварювальний шов з відривом дуги. Таким чином, матеріал швидко застигає. Для зручності процесу в цей час електрод можна спирати на край зварного кратера. Під час формування шва рухи електродом провдять, як з відривом дуги, так і без відриву - зигзагом, півмісяцем, петельками або валиком - «вгору-вниз».

Якщо ж ви вирішили провести зварювання вертикального шва зверху вниз, то це робиться дуже  короткою дугою. Попередньо потрібно трохи потренуватися, щоб навчитися розплавляти метал, але уникнути його стіканню  вниз. Тут важливо правильно тримати електрод - строго перпендикулярно на початку шва (в момент запалювання дуги), потім його трохи потрібно нахилити вниз (на 45-50º). При цьому нижня частина зварної ванни починає кристалізуватися і утворюється поличка, на якій утримуються краплі металу. Щоб запобігти витіканню металу з ванни необхідно здійснювати поперечні коливальні рухи електродом із відводом його вверх і почергово в різні сторони. Це забезпечує швидку кристалізацію рідкого металу.

При зварюванні зверху вниз у початковий момент електрод розташовується перпендикулярно до основного металу і дуга збуджується у верхній точці шва. Після утворення зварної ванни електрод нахиляють на 15-20º так, щоб дуга направлялась на основний і наплавлений метал.

Вертикальні шви легше зварювати електродом діаметром не більш 4 мм на пониженому  струмі. Сила струму при зварюванні у вертикальному положенні має бути меншою на 10-15% , порівняно з нижнім.

Напруга дуги змінюється у порівняно вузьких межах 6 – 30 В.

Дуга може збуджуватися двома способами: дотиком впритик та відводом перпендикулярно вгору або “чирканням” електродом, як сірником. Другий спосіб зручніший, але неможливий у вузьких і незручних місцях.

У процесі зварювання необхідно підтримувати визначену довжину дуги, яка залежить від марки і діаметра електрода. Орієнтовна нормальна довжина дуги повинна бути в межах (0,5-1,1)d_e .

Довжина дуги суттєво впливає на якість зварювального шва і його геометричну форму. Довга дуга сприяє більш інтенсивному окисленню і азотуванню розплавленого металу, збільшує розбризкування, а при зварюванні електродами основного типу приводить до пористості металу.

ДЗ: опрацювати матеріал, виписати алгоритм виконання ручного дугового зварювання

Урок № 150-151

Тема уроку:Техніка газового зварювання швів у вертикальному положенні

Можливі варіанти виконання вертикальних швів як зверху вниз, так і з підйомом від низу до верху. У першому випадку застосовується правий спосіб (застосовується при малій товщині металу), в другому методі можливі обидва варіанти. Потрібна певна вправність по утриманню зварювальної ванни, не допускаючи її стікання вниз. Вона забезпечується правильним положенням мундштука, а також тиском газового полум’я.

При значній товщині деталей (до 20 мм) заповнення шва металом слід виконають подвійним валиком. Підготовка кромок в даному випадку не потрібно, зазор між деталями повинен складати половину від товщини зварювальних заготовок.

Рис. 4. Газове зварювання вертикальних швів

При зварюванні металу товщиною від 2 д 20мм доцільно застосовувати спосіб подвійного валика, при якому скосу кромок не роблять і зварювані деталі встановлюють із зазором, який дорівнює половині товщини металу Зварювання виконують знизу вверх (рис.5.).

      При товщині металу більше 6 мм зварювання виконують два зварювальники. При цьому в нижній частині стику пропалюють пальником наскрізний отвір. Полум’я, розташоване в цьому отворі, поступово піднімаючись знизу вверх, проплавлює верхню частину отвору. Шов формується на всю товщину, а підсилення виходить з обох сторін стику. Потім переміщують полум’я вище, проплавляючи верхню кромку твору і так д повного виконання шва.

Питання для самоконтролю.

1.   Як класифікуються зварні шви за положенням у просторі?

2.   Якими способами можна зварювати вертикальні шви при ручному дуговому зварюванні?

3.  Якими способами зварюють вертикальні шви при газовому зварюванні?

4.  В чому суть зварювання наскрізним валиком?

5.  На скільки градусів нахиляють електрод при зварюванні вертикальних швів зверху вниз і знизу вверх?

ДЗ: опрацювати матеріал, відповісти на питання для самоконтролю