Сварка для "чайников" 2

Сварка для "чайников" 2
Сварка в автомастерской. Полезные советы
Сварка - это один из самых распространенных способов создания неразъемных
соединений. Особенно в части кузовного ремонта. Здесь применяется большинство
известных методов сварки: контактная (в т.ч., электрозаклепками), электродуговая,
газовая и плазменная. Причем каждый из этих процессов имеет еще и множество
разновидностей. Однако разговор здесь пойдет о наиболее распространенной в
мастерских полуавтоматической электродуговой сварке плавящимся проволочным
электродом в среде защитного газа.
Аппараты для этого вида сварки называют полуавтоматами. В отличие от газовой этот
вид сварки не снижает прочность и коррозионную стойкость тонколистового металла, а
полученный сварной шов не нуждается в очистке от флюса и окалины. При работе
полуавтоматов не используются горючие газы, нет крупных брызг расплавленного
металла и сильного ультрафиолетового излучения. К тому же работа с этим
оборудованием не требует высокой квалификации сварщика.
При полуавтоматической MIG|MAG - сварке электрическая дуга возникает в среде
защитного газа в промежутке между непрерывно подающимся проволочным электродом
(сварочной проволокой) и поверхностью детали. Причем теплота от дуги почти целиком
идет на их расплавление. Расстояние между электродом и металлом увеличивается соответственно увеличивается и длина дуги, сопротивление среды в этом промежутке
растет и сварочный ток уменьшается. На электроде возникает и растет капля жидкого
металла, которая замыкает разрядный промежуток. Как только дуга гаснет,
напряжение в цепи аппарата уменьшается, а сила тока наоборот - скачком возрастает,
увеличение тока приводит к росту электродинамической силы и ускорению перехода
капли в сварочную ванну, а также к образованию шейки (перетяжки) между электродом
и каплей. Шейка перегревается, перегорает, а расплавленный металл брызгами
разлетается вокруг. При этом газовый промежуток между электродом и металлом
восстанавливается, напряжение вновь возрастает и дуга зажигается. Описанный
процесс повторяется с частотой до 160 раз в секунду. Стоит отметить, что размер
образующихся капель металла имеет едва ли не определяющее значение в
формировании прочного шва.
При диаметре капли металла больше, чем диаметр электрода, основной силой,
определяющей ее стекание с электрода, является сила тяжести. В этом случае
качественный шов получается только при расположении сварочной горелки над
сварочной ванной. При очень больших плотностях тока можно добиться и
бескапельного, так называемого струйного переноса металла.
1/6
Сварка для "чайников" 2
Электродинамические силы, направленные от электрода к поверхности металла и
действующие на мелкие капли с силой много большей силы тяжести, позволяют
получать вертикальные и потолочные швы отличного качества. При этом
разбрызгивание металла бывает минимальным.
Характер процесса переноса капель зависит как от конструктивных особенностей
аппарата, так и от регулировки основных параметров. В частности, от установленных
напряжения и тока. Кроме того, большое влияние на процесс имеют диаметр, вылет и
наклон электрода, скорость его подачи, состав и расход защитного газа и многое
другое. Заметим, что современные сварочные аппараты обладают отличными
характеристиками и позволяют в широких пределах регулировать режимы сварки.
Основным узлом любого сварочного полуавтомата является источник питания,
включающий понижающий трансформатор и мощный выпрямитель. В источник питания
обычно встраивают вентилятор для охлаждения выпрямительного блока и
трансформатора, а также датчик температуры, обеспечивающий выключение аппарата
при его перегреве. Регулируется выходное напряжение чаще всего дискретно
(ступенчато), путем переключения отводов первичной обмотки трансформатора.
Заметим, что при рабочих токах более 200А используются аппараты, питающиеся от
трехфазной сети. Если ток не превышает 200А - используют аппараты с однофазным
питанием. В этом случае к выпрямителю подключают дроссель, который поддерживает
постоянное значение сварочного тока при коротких замыканиях, возникающих при
стекании капли металла в сварочную ванну. Это так называемый «жесткий режим
источника сварочного тока», который повышает стабильность дуги.
Для подачи электродной проволоки с постоянной скоростью используют роликовый
подающий механизм. Здесь в основном применяют двигатели постоянного тока с
механическими редукторами. Питаются они от стабилизируемых транзисторных и
тиристорных регуляторов напряжения. Это позволяет в широких пределах менять
скорость подачи проволоки. При замене проволоки одного диаметра на другой обычно
меняют и направляющие ролики, имеющие канавки определенной глубины. Плавная
регулировка усилия прижима позволяет предохранить поверхность проволоки от
механических повреждений и добиться ее движения без проскальзывания.
Для управляемой подачи защитного газа применяют механический (в рукоятке горелки)
или электрический (в корпусе аппарата) клапан. Открывается он раньше, чем подается
сварочное напряжение и закрывается только после выключения дуги. Необходимое
количество газа устанавливают при помощи редуктора – регулятора расхода,
уменьшающего избыточное давление и имеющего манометрический указатель расхода
защитного газа (лмин).
Регулировка скорости подачи проволоки и рабочего напряжения осуществляется
блоком управления полуавтоматом. Причем регулировка напряжения у наиболее
популярных моделей (в пределах от 15 до 35 вольт) может быть как плавная, так и
ступенчатая. Обычно по количеству ступеней судят о классе аппарата. Включается
сварочная дуга кнопкой-включателем на рукоятке горелки, а выключается как вручную,
2/6
Сварка для "чайников" 2
так и автоматически (в режиме точечной сварки это делает таймер).
Сварочная горелка имеет сменный токовый наконечник или контактор (обеспечивает
хороший электрический контакт с проволокой), газовое сопло (создает спокойный –
ламинарный - поток защитного газа), а также гибкий сварочный рукав (шланг-пакет)
сложной конструкции, соединяющий мундштук горелки с полуавтоматом. Наиболее
удобны аппараты с центральным «евроразъемом» горелки.
Конструктивно сварочный полуавтомат представляет собой единый блок, причем в
профессиональных моделях его вес даже не пытаются снизить. Это обеспечивает
устойчивость аппарата, когда к нему подсоединяют стандартный 40-литровый баллон с
защитным газом.
Как ни просто управляться с таким оборудованием, однако для каждого вида работ
нужно уметь правильно выбирать режимные параметры. Не углубляясь в теорию
сварочных процессов, мы кратко остановимся на особенностях сварки в среде
защитного газа.
Для сварки сталей применяют технически чистый углекислый газ или содержащие СО2
смеси. Основная цель - воспрепятствовать контакту расплавленного металла с азотом и
влагой воздуха.
Непосредственно в области дуги, где температура максимальна, молекулы СО2
диссоциируют на оксид углерода CO и кислород О2. При этом присутствие оксида
углерода тормозит окислительные процессы. По мере удаления от дуги происходит
процесс рекомбинации молекул СО2, сопровождающийся большим выделением теплоты
(около 30% мощности электрической дуги) и разогревом периферийной области шва. В
результате в металле сварочного шва уменьшается содержание азота, водорода и
шлаков, а его пластические свойства становятся намного выше.
Добавка небольшого количества кислорода (от 3 до 15%) позволяет добиться большей
текучести металла в сварочной ванне и, следовательно, меньшей пористости, лучшего
заполнения шва. Правда, поверхность его в этом случае покрывается тонким слоем
окислов.
Смесь углекислоты с небольшим количеством аргона (Ar) используют при сварке
высоколегированных, в том числе нержавеющих сталей. В этом случае аргон
предохраняет от окисления легирующие добавки свариваемых металлов, и сварочный
шов получается качественным.
Защитная среда из 75% Ar и 25% СО2 применяется и при сварке сталей. Ее
достоинством является то, что в ней легко реализуется струйный процесс переноса
металла, который крайне необходим при сварке тонкостенных изделий сложной
конфигурации.
Недостаток газа вызывает перегрев сварочной ванны с возможным прожиганием
металла, а избыток - повышенное растекание и перегрев периферийных областей шва с
возникновением последующих механических напряжений. Стоит предупредить, что
использование в полуавтомате проволоки, не предназначенной для этого вида работ, а
также сварка без защитного газа абсолютно недопустимы: повышенное искрение и
3/6
Сварка для "чайников" 2
брызги металла в считанные минуты выведут из строя сварочную горелку. О прочности
соединения в этом случае говорить не приходится вовсе.
При сварке листов металла толщиной около 1,0 мм расход газа не должен превышать
8-12 л/мин. При этом литрового баллона, которым часто комплектуются переносные
малогабаритные полуавтоматы, должно хватать, как минимум, на час непрерывной
работы, что позволяет выполнить шов длиной около 40-50 м.
Для сварки изделий из алюминиевых и титановых сплавов используют чистый аргон.
Аргон имеет высокий потенциал ионизации, что затрудняет первоначальное
возбуждение дуги. Однако напряженность электрического поля в столбе дуги имеет
сравнительно низкое значение и поэтому дуговой разряд отличается высокой
стабильностью. Расход аргона почти в два раза меньше чем СО2, и стандартного
40-литрового баллона, содержащего около 6м3 газа, хватает, чтобы сделать швы общей
длиной более 200м.
Для сварки сталей в кузовном ремонте обычно применяются проволоки Св-08ГС или
Св-08Г2С, содержащие около 2% кремния и 1% марганца для раскисления металла в
сварочной ванне. Проволоки малого диаметра (0,6-0,8 мм) позволяют получать высокие
плотности тока и реализовать мелкокапельный (или струйный) перенос металла.
Проволоки диаметром 1,0-1,6 мм обеспечивают большую производительность, однако
при этом рабочий ток превышает 300А.
Омеднение предохраняет проволоку от коррозии и обеспечивает хороший
электрический контакт с токовым наконечником. Однако присутствие меди в сварочной
ванне чуть-чуть снижает прочность сварочного шва. Применение же проволоки без
покрытия позволяет добиться хороших результатов, но только в том случае, если
исключается коррозия ее поверхности при хранении. Ведь даже следы ржавчины
вызывают повышенное искрение, разрывы дуги и разбрызгивание расплавленного
металла. Существуют и порошковые проволоки, допускающие сварку без защитного
газа. Однако для этого необходимо иметь аппарат с инверсионным устройством или с
устройством для переключения полярности.
Теперь немного о технике сварки. Известно, что при сварке в среде углекислого газа
за счет рекомбинации молекул СО2 металл прогревается в большей степени там, где
поток газа выше. При вертикальном положении газового сопла прогрев металла идет
достаточно равномерно. Однако при этом затрудняется наблюдение за дугой и мелкие
капли металла из зоны сварки попадают в и на сопло, что в конечном счете уменьшает
срок его службы. При наклоне электрода в сторону, противоположную направлению
перемещения («углом вперед»), положение улучшается. К тому же, в этом случае
глубина провара уменьшается, а сам шов становится шире. Тем самым снижается
вероятность прожигания тонкого металла, да и его разбрызгивание незначительно.
При наклоне горелки в противоположную сторону («углом назад») за счет
дополнительного нагрева металл остается жидким большее время, глубина провара
увеличивается, а ширина шва уменьшается.
4/6
Сварка для "чайников" 2
Сварку вертикальных швов следует вести «углом назад», направляя дугу на переднюю
часть сварочной ванночки, что предотвращает стекание металла вниз, способствует
увеличению проплавления корня шва и исключает натеки по его краям. При сварке
листов различной толщины положение горелки выбирают таким, чтобы отходящий газ
был направлен в сторону более массивной детали.
Однако самыми сложными для исполнения являются потолочные швы. Их сварку ведут
«углом назад» на максимально возможных токах. Дугу и поток газа направляют
непосредственно в ванночку жидкого металла, что уменьшает его стекание. С этой же
целью увеличивают расход газа. Для увеличения массы шва следует вести горелку
зигзагообразным движением. Можно положить металл и поверх уже остывшего шва.
При точечной сварке (или при так называемой сварке электрозаклепками) положение
горелки должно быть строго вертикальным.
Для каждого диаметра проволоки подбирают режим сварки, то есть регулируют
напряжение и ток. Следует помнить, что ток пропорционален произведению площади
сечения проволоки на скорость ее подачи. Понятно, что без сварки образцов здесь не
обойтись.
Тонкая настройка параметров сводится к регулировке скорости подачи проволоки при
среднем значении напряжения. Регулировка заканчивается, когда достигнуто
устойчивое «горение» дуги. Анализируя форму и качество полученного шва, можно
уточнить параметры настройки. Решающую роль здесь играет, конечно, опыт.
Сама техника полуавтоматической сварки достаточно проста. Главной задачей
сварщика является поддержание постоянного вылета электрода, равномерное
перемещение горелки вдоль шва и сохранение определенного наклона газового сопла
относительно детали и направления перемещения электрода.
Для облегчения этой задачи существуют несколько типов газовых сопел: для сварки
непрерывным швом, точечной сварки и даже для подварки шпилек, используемых при
правке кузова автомобиля. Внутренняя изоляция сопел позволяет вести работу даже
при касании ими свариваемой детали. Газовое сопло работает при высоких
температурах и подвергается воздействию брызг и аэрозолей расплавленного металла.
Поэтому оно нуждается в регулярной очистке, и при неправильном выборе режима
сварки быстро выходит из строя. Импортные газовые сопла имеют специальное
покрытие, уменьшающее налипание брызг металла на внутреннюю поверхность. Для
этих же целей есть специальные пасты и спреи. Их регулярное применение позволяет
значительно увеличить срок службы газового сопла и токового наконечника.
Качество сварного шва зависит и от степени износа внутреннего отверстия токового
наконечника. При «разбитом» отверстии ухудшается электрический контакт, что
приводит к нестабильности дуги и повышенному разбрызгиванию металла. Заметим, что
токовый наконечник является таким же расходным материалом, как сварочная
проволока или газ. Следует помнить, что недостаточная скорость подачи проволоки
или слишком малый расход защитного газа приводят к сильному перегреву наконечника
и быстрому его износу.
5/6
Сварка для "чайников" 2
Предлагаемые к продаже сварочные полуавтоматы можно разделить на две группы.
Одну из них составляют аппараты отечественного производства. Выбор их достаточно
велик. Есть среди них и пользующиеся повышенным спросом в автосервисах - с рабочим
током до 200А. Качество отечественных полуавтоматов среднее и решиться на такую
покупку можно только имея собственную ремонтную базу.
Вторую группу сварочных полуавтоматов составляет импортная продукция в основном
европейских производителей. В их ассортименте есть и полуавтоматы специального
применения. Стоимость всех зарубежных изделий несколько выше, чем отечественных,
но это с лихвой компенсируется высокой надежностью оборудования.
Следует помнить, что не только качество оборудования определяет успешную работу.
Очень важна подготовка поверхности, наличие разнообразных приспособлений,
позволяющих, например, получить минимальные зазоры между деталями, а также
других устройств, облегчающих труд сварщика. Об этом и о многом другом в следующей
статье.
В заключение несколько простых советов.
1. Старайтесь приобрести полуавтомат известного производителя со съемной
сварочной горелкой, стандартным токовым наконечником и газовым соплом - эти детали
часто приходится заменять, особенно при неаккуратном обращении.
2. Для подачи газа используйте фирменный редуктор-регулятор расхода или редуктор
и ротаметр.
3. Особое внимание уделите правильному выбору типа и диаметра проволоки.
Проволоки большого диаметра (1,0-1,6мм) увеличат производительность, но и
значительно увеличат нагрузку на аппарат.
4. Старайтесь использовать все возможности полуавтомата. Освоив сварку деталей из
легких сплавов и высоколегированных сталей, можно сэкономить значительные
средства, которые тратятся на замену треснувших кронштейнов, крышек, втулок.
5. Потратив деньги на покупку аппарата, потратьте еще немного на дополнительные
аксессуары: термоизолирующий спрей, очищающие пасты и т.д. Поверьте, вложенные
средства быстро окупятся.
6. И последнее, хотя на самом деле это должно быть первым. Никакие трудовые успехи
не оправдают потерянного здоровья. Самое серьезное внимание уделите средствам
защиты сварщика и его зрения в первую очередь.
6/6