Зварювання електричною дугою

Непрофесійне і водночас якісне зварювання металів у побутових умовах ручними та напівавтоматичними апаратами цілком здійсненне. Для цього необхідно знати основи фізики та хімії зварювання, і те, як вони реалізовані в матеріалах, технологіях та апаратах. Ряд конкретних відомостей про це наведено у публікації нижче

Типы сварки

//

ММА

//

MIG/MAG

MIG (Metal Inert Gas) - сварка в метал-инертном газе.
MAG (Metal Active Gas) - сварка в метал-активном газе, также называемая механизированной дуговой сваркой плавящимся электродом в среде защитного газа (в США GMAW Gas Metal Arc Welding).

Tig-Lift

Tig-Lift — дугове зварювання інертним газом із неплавким вольфрамовим електродом (Tungsten Inert Gas).

Ток сварки

Электрод 2mm ~ 40A

Полярность тока

Учебники описывают различия характера сварки и шва в зависимости от полярности дуги. Если электрод подключен к катоду (-), такой режим называют Прямой полярностью, а при подключении к аноду (+) режим называется Обратной полярностью.

Прямая полярность

Если электрод подключен к катоду (-) и поток физических электронов движется по электроду к дуге, дуга и шов проявляют свойства:

  • дуга имеет форму расходящегося конуса
  • температура на аноде в области сварки ~3400..4000C
  • шов широкий и неглубокий
  • предпочтителен для тонкого металла
  • вызывает более выраженную деформацию при остывании
  • температура на катоде электрода ~3200..3500C снижает расход электродов при более устойчивой дуге (особенно при низкокачественном флюсе)

Обратная полярность

Если электрод подключен к аноду (+) и физический поток электронов движется из дуги в электрод, дуга и шов проявляют свойства:

  • дуга имеет форму сходящегося лепестка
  • температура на катоде в области сварки ~3200..3500C
  • шов узкий и глубокий
  • предпочтителен для высокоуглеродистых и цветных металлов
  • вызывает меньшую деформацию шва при остывании
  • температура на аноде электрода ~3400..4000C повышает расход электродов

Защитный газ

Использование защитного газа при сварке улучшает качество сварного соединения, ускоряет работу и не позволяет кислороду проникать в сварочную зону.

Углекислота

Углекислотой называют жидкое состояние диоксида углерода CO2, который в газообразном состоянии называют углекислым газом.

Плотность углекислого газа при атмосферном давлении составляет ~2Kg/m3. В объеме это выражается как ~0.5m3/Kg, т.е. 500 литров на каждый килограмм при расчете расхода.

Типичное сжижение углекислоты требует давления 35-70 атмосфер. При этом плотность составляет ~600Kg/m3 или 0.6 килограмм на литр, которые при атмосферном давлении образуют 300 литров газа.

Промышленный балон 40 литров содержит 24 кг и 12 кубометров газа!!!

Расход

Расход углекислоты при M-сварке полуавтоматом зависит от диаметра проволоки, рабочего тока сварки и состава флюса в проволоке. На расход могут существенно влиять условия сварки, такие как сквозняк и ветер.

Расход на основе диаметра проволоки

Усредненный расход типичной сварки полуавтоматом составляет ~10 литров углекислого газа в минуту на 1mm диаметра проволоки (для простоты зависимость можно считать линейной). Таким образом при сварке проволокой 1 миллиметр 1 килограмма углекислоты хватит на 30 минут непрерывной сварки.

Расход на основе веса проволоки

Усредненный расход типичной сварки полуавтоматом составляет ~0.850 килограмм укгликслоты на 1 килограмм проволоки

Баллоны и газовое оборудование

Типичный баллон для газа рассчитан на давление ~5МПа (H/m2) или ~50 Бар или ~50 Атмосфер (кг/см2), при этом предельное/испытательное давление баллонов существенно превышает и составляет 7.5..20МПа или 75..200  Атмосфер.

Объем баллонов промышленного применения образует ряд: 5, 10, 20, 40 литров, при этом разнообразие бытовых баллонов систематизировать трудно. Рабочее давление и вес газа в заправленном баллоне варьируются в зависимости от вещества газа или смеси.

Горловина

Для подключения в горловине баллона находится отверстие с внутренней резьбой. Резьбы в отверстиях горловины могут быть различными по диаметру, форме и направлению:

  • ГОСТ 9909-81 правая коническая баллонная резьба
    • W19.2 применяется в малолитражных баллонах на 5 литров
    • W21.8 x1/14 (Сп21,8): внешний диаметр 21.8mm, 14 ниток на дюйм)
    • W27.8
    • W28.5
  • ГОСТ 19831-74 левая трапецеидальная резьба
    • Тр22х5
    • Тр20х4

Вентиль

В первую очередь баллон оборудуется специальным вентилем высокого давления, который устанавливается в резьбовое отверстие в горловине баллона. Выходные резьбы вентилей могут быть различными по диаметру и направлению:

  • G1/2 внешний диаметр 20.96mm, 14 ниток на дюйм
  • G3/4-B (для входного W19.2)
  • G5/8 внешний диаметр 22.91mm, 14 ниток на дюйм
  • G3/4 внешний диаметр 26.4mm, 14 ниток на дюйм
  • !!! W21.8 (3/4")

Редуктор

Давление газа, подключаемого к полуавтоматическому сварочному аппарату должно составлять ~0.6МПа или 6 Атмосфер. Понижение баллонного давления реализует редуктор давления (также называемый "регулятор расхода газа"), входной штуцер которого, подключается к выходной резьбе вентиля.

Манометр

Манометр входит в комплект редуктора. Типичная входная резьба манометра G1/4.

Уплотнение

Резьбовые соединения элементов газового оборудования требуют обязательного использования уплотнителей.

Вентиль устанавливается на газовый балон используя Фторопластовый Уплотнительный Материал (ФУМ). Остальные соединения, как правило, предусматривают использование прокладок. Материалы прокладок:

  • паронит - простой, дешевый и морально устаревший, но хорошо зарекомендовавший себя при уплотнении любых газов
    • паронит боится воды, если существует опасность контакта с водой, паронит смазывают с обеих сторон любой смазкой
  • полиамид - долговечный, прочный, термостойкий полимер, стойкий к агрессивным средам и ударным нагрузкам
  • фторопласт - долговечный, стойкий к большим перепадам температур полимер, обладает высокой химической стойкостью, предназначен для многоразовых прокладок; высокая прочность фторопласта затрудняет уплотнение неровных поверхностей, но в то же время он обладает "холодной текучестью" и меняет форму под давлением
  • силикон - долговечный, термостойкий, очень пластичный полимер, химически инертный и устойчивый к агрессивным средам;  рекомендуется менять после каждого использования при сильной деформации
  • полиэтилен - прочный, пластичный полимер, который используют для самодельных временных прокладок ввиду недолговечности полиэтилена, низкой термостойкости, растворению некоторыми кислотами

Электроды

Виды покриття

//spika.com.ua/ua/a48940-elektrodugovaya-svarka-elektrody.html

  • А — з кислим покриттям;
  • Б — з основним покриттям;
  • Ц — з целюлозним покриттям;
  • Р — з рутиловим покриттям;
  • П — з іншими видами покриття.

Якщо умовне позначення складається з двох літер, значить, покриття змішаного типу. При наявності в складі покриття залізного порошку в кількості більше 20% до позначення виду покриття електрода додають букву Ж.
Кислі покриття складаються з оксидів кремнію, марганцю і заліза, основні покриття містять мармур і плавиковий шпат, целюлозні — целюлозу, а рутилові в якості основного елементу містять рутил. До іншим покриттям відносяться органічні обмазки, містять крохмаль, борошно харчову і т. д.
Електроди з кислим покриттям застосовують при зварюванні швів в будь-якому просторовому положенні, з іржавими кромками та окалиною, змінним і постійним струмом. Електроди з основним покриттям використовують при зварюванні постійним струмом зворотної полярності у всіх просторових положеннях шва. Ці електроди чутливі до іржі, вологи та інших забруднень зварюваних кромок. Електроди з целюлозним покриттям використовують при зварюванні постійним струмом будь-якої полярності. Електроди з рутиловим покриттям забезпечують хороше формування шва, стійке горіння дуги при зварюванні постійним і змінним струмом.

АНО-21

Зварювальні електроди марки АНО-21 одні з найбільш поширених для застосування при виконанні ручного дугового зварювання. По конструкції електроди АНО-21 - це електроди з рутил-целюлозною обмазкою.

Ці електроди застосовуються для зварювання різного виду конструкцій з низьковуглецевих і низьколегованих сталей, як рядових, так і відповідального призначення. Електроди АНО-21 підійдуть для зварювання металу товщиною 1 ... 5 см.

Електроди АНО-21 застосовуються для зварювання на постійному і змінному струмі зворотної полярності в будь-яких просторових положеннях. Якщо потрібно виконати зварювання "зверху-вниз", то його виконують спираючись електродом об поверхню, електрод нахилений під кутом 40-70° у напрямку зварювання.

Переваги роботи з електродами АНО-21 - це безпроблемне зварювання фарбованих і забруднених поверхонь, дуга розпалюється легко, як на самому початку зварювання, так і після перерви в процесі роботи. Дуга в процесі зварювання горить м'яко і стабільно. Після формування зварного шва шлаковая кірка відділяється без зусиль.

Відповідність стандартам: ГОСТ Е46, AWS E6013, EN E38ARC12

Орієнтовний склад наплавленого металу шва:

  • марганець (Mn) - 0.6%
  • кремній (Si) - 0.21%
  • вуглець (C) - 0.09%
  • фосфор (P) - 0.03%
  • сірка (S) - 0.025%

АНО-36

Область применения: Предназначены для ручной дуговой сварки на постоянном или переменном токе рядовых и ответственных конструкций из низкоуглеродистых марок сталей, поставляемых по ДСТУ 2770-94, ГОСТ380-94 (Ст.О, Ст.1, Ст.2, Ст.З) всех типов раскисления («КП», «ПС», «СП») и ГОСТ 1050-88 (05КП, 08КП, 08ПС, 08,10КП, 10ПС, 10,15КП, 15ПС, 15, 20КП, 20ПС, 20). Широко применяются в промышленности и в быту. Рекомендуются для сварки и ремонта конструкций из стали тонких и средних по толщине сечений,  хорошо перекрывают относительно широкие зазоры.

  • Вид покрытия: рутиловый
  • Род тока: ~ , =
  • Полярность на электроде: + , -
  • Диаметр, мм:3.0 / 4.0 / 5.0
  • Ісв, А:  80-140 / 140-190 / 150-280
  • Производительность, г/А*час: 8
  • Коэффициент расхода: 1,65
  • Марка проволоки: Св-08, 08А

Положения швов в пространстве

  • Нижнее: +
  • Угловые, тавровые швы: +
  • Вертикальное, снизу вверх: +
  • Горизонтальное на вертик. поверхности: +
  • Потолочное: +

Химический состав наплавленного металла, %

  • C: 0.1 max
  • Si: 0.35 max
  • Mn: 0.55 - 0.8
  • S: 0.03 max
  • P: 0.035 max

Механические свойства металла шва

  • Временное сопротивление разрыву, МПа:451
  • Относительное удлиннение, %: 22
  • Ударная вязкость KCU, Дж/кв.см при +20: 78

Особенности применения

  • Температура прокалки перед сваркой: 220 - 240 град. 1 час
  • Технологические особенности сварки: Характеризуются легким начальным и повторным зажиганием, мягким и стабильным горением дуги, минимальными потерями металла от разбрызгивания, очень хорошим формированием сварочного шва, легкой отделимостью шлаковой корки. Малочувствительны к качеству подготовки кромок, наличию гальванических покрытий, ржавчины и других поверхностных загрязнений.

Джерела

  • MIG и MAG сварка, что это и как расшифровать? //weldering.com
  • Оптимальный расход углекислоты при сварке полуавтоматом //svarkaed.ru
  • Електродугове зварювання і електроди //spika.com.ua
  • AQUARIUM Оборудование СО2 » О резьбе… //myaquarium.kiev.ua

Leave a Reply