Zavarivanje u zaštitnom plinu: načini rada, tehnologija, primjena, GOST

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Tehnologije za izvođenje operacija zavarivanja u odnosu na metalne izradke danas omogućuju postizanje visoke razine organizacije procesa u smislu sigurnosti, ergonomije i funkcionalnosti. O tome svjedoči i širenje poluautomatske i robotske opreme za izvođenje glavnih tehnoloških koraka u toplinskom spajanju dijelova. Usporedno s tim rastu i zahtjevi za kvalitetom šavova. U tom smjeru najveći uspjeh može se postići zavarivanjem u zaštitnom plinu, čime se omogućuje izolacija radnog područja od negativnih utjecaja atmosferskog zraka.

Suština tehnologije

Postupak zavarivanja u okruženju zaštitnog plina derivat je kombinacije nekoliko metoda toplinskog djelovanja na metale s mogućnošću strukturalnog povezivanja izratka. Prije svega, ova metoda se temelji na metodi elektrolučnog zavarivanja, koja sama po sebi osigurava optimalnu kontrolu nad elektrodama i površinama ciljnih dijelova sa strukturama. U ovom formatu korisnik može zauzeti bilo koji prostorpozicije pomoću mobilne i kompaktne opreme. Sve se to tiče organizacijske ergonomije radnog događaja, a bit elektrokemijskih procesa zavarivanja u zaštitnom plinu otkrivaju specifičnosti okruženja u kojem se radnja izvodi. Za početak, potrebno je naglasiti važnost zaštite zavarenog bazena od negativnih učinaka atmosferskog zraka. Izravni kontakt taline gredice s kisikom dovodi do stvaranja troske na površini, oksidacije prevlake i nekontroliranog legiranja metalne strukture. Sukladno tome, kako bi se isključili takvi učinci, koriste se posebni izolatori - premazi, rasuti materijali poput fluksa i plina, koji se posebnom opremom unosi u radno područje. Posljednji način zaštite određuje značajke razmatrane metode proizvodnje zavarivanja.

Opća pravila za zavarivanje prema GOST 14771-76

Prema navedenom GOST-u, ova metoda zavarivanja može se koristiti za izvođenje jednostranih i obostranih šavova korištenjem čeonih, kutnih, T i preklopnih spojeva. Što se tiče glavnih parametara procesa, oni uključuju sljedeće:

• Debljina dijelova - raspon od 0,5 do 120 mm.
• Dopuštena greška pri zavarivanju dijelova debljine 12 mm - od 2 do 5 mm.
• Nagib površine šava dopušten je samo ako je osiguran gladak prijelaz s jednog obratka na drugi.
• Prilikom zavarivanja dijelova sa značajnom razlikom u debljini, preliminarno se izvodi kosina u smjeru od većeg obratka prema malom.
• Udubljenje i konveksnost kutnih zavara prematolerancije GOST 14771-76 ne smiju biti veće od 30% kraka kuta koji se formira, ali istovremeno stati unutar 3 mm.
• Iznos dopuštenog pomaka rubova prije zavarivanja u odnosu jedan na drugi ovisi o debljini dijelova. Na primjer, u slučaju elemenata debljine do 4 mm, ova brojka je oko 0,8-1 mm, a ako govorimo o prazninama od 100 mm, tada će udaljenost pomaka morati stati u 6 mm.

Rabljeni plinovi za zavarivanje

S gledišta zavarivanja, svi plinoviti mediji se dijele na inertne i aktivne. Budući da je glavni zadatak plinske mješavine izolacijska funkcija, najvrjedniji su mediji koji ne utječu na metal koji se obrađuje. Takve smjese uključuju inertne jednoatomne tvari poput helija i argona. Iako se, u skladu s GOST-om, zavarivanje u zaštitnim plinovima mora izvoditi u okruženju ugljičnog dioksida, a dopuštene su i kombinacije s mješavinama kisika. Što se tiče aktivnih plinova, oni mogu utjecati na metal i u rastaljenom i u čvrstom stanju. Prisutnost plinova u molekularnoj strukturi metala općenito se smatra nepoželjnom, ali postoje iznimke zbog specifičnosti takvih kombinacija u različitim uvjetima.

Priroda utjecaja plinskog okruženja na metal

Odmah vrijedi naglasiti negativne učinke plina tijekom elektrolučnog zavarivanja na izratke. Tijekom hlađenja i jakog zagrijavanja plinovite tvari otopljene u molekularnoj strukturi mogu uzrokovati stvaranje pora, što logično smanjujesvojstva čvrstoće proizvoda. S druge strane, atomi vodika i kisika mogu biti korisni u budućim operacijama dopinga. I to da ne spominjemo korisnost aktivnog zaštitnog plina u zavarivanju austenitnih legura i čelika, koje je teško taliti ako se koriste inertne izolacijske smjese. Kao rezultat toga, problem za tehnologe prije nije u odabiru prave mješavine plina, već u stvaranju uvjeta koji bi mogli minimizirati štetne učinke aktivnog plina na zavareni bazen i istovremeno očuvati pozitivne učinke topljivosti.

Tehnika procesa zavarivanja

Izvor električne struje dovodi se do obratka i elektrode, koja će se kasnije koristiti za stvaranje i održavanje luka zavarivanja. Od trenutka paljenja luka operater mora održavati optimalnu udaljenost između elektrode i formiranog zavarenog bazena, uzimajući u obzir temperaturne pokazatelje i područje pokriveno toplinskim efektima. Paralelno, plin se dovodi u radno područje pomoću plamenika iz spojenog cilindra. Oko luka se formira plinska izolacija. Intenzitet formiranja šava ovisit će o konfiguraciji položaja rubova i debljini proizvoda. U pravilu je udio osnovnog metala u strukturi zavara, koji nastaje tijekom zavarivanja u zaštitnom plinu, 15-35%. Dubina radnog područja u ovom slučaju može doseći 7 mm, a pokazatelji njegove duljine i širine - od 10 do 30 mm.

Oprema za plinsko zavarivanje

Skup uređaja za takvevrsta operacija ovisi o načinu i formatu proizvodnje zavarivanja. Tehničku bazu izravno čine poluautomatski uređaji, viseće glave za zavarivanje, izvori napajanja, ispravljači i složeni automatski moduli s držačima elektroda, koji maksimalno spašavaju operatera od izvođenja tipičnih manipulacija. Danas je naglasak na mehaniziranom zavarivanju u zaštitnom plinu, čiju infrastrukturu čine i plinovod, plamenici, uređaji za prikladno postavljanje opreme na različite položaje itd. U velikim industrijama organiziraju se posebna radna mjesta s potrebnim skupom tehničkih oprema za zavarivanje. S druge strane, optimizirani format za obavljanje takvih zadataka kod kuće zahtijeva korištenje samo kompaktnog pretvarača s pretvaračima i plinske boce s opremom za kontrolu protoka.

Dodaci

Dodatna tehnička sredstva i uređaji uglavnom obavljaju komunikaciju između glavne opreme, a također omogućuju rješavanje sporednih zadataka koji nisu izravno povezani sa zavarivanjem. Ovi uređaji uključuju:

• Infrastruktura plinskih boca, koja uključuje zavojnice, reduktore, grijače, kućište, itd.
• Alat za čišćenje i separatori dizajnirani za uklanjanje produkata izgaranja u radnom području. To se posebno odnosi na postupke zavarivanja u zaštitnim plinovima s elektrodom koja se ne troši, čija talina nije izravno uključena u strukturu proizvoda. I tijekom i nakon operacijeMožda će biti potrebno brušenje šavova.
• Sušilica. Uklanja i regulira vlagu sadržanu u ugljičnom dioksidu. Vrsta sredstva za sušenje koje radi pri visokim ili niskim pritiscima.
• Uređaji za filtriranje. Čisti strujanja plina od neželjenih krutih tvari, osiguravajući i čist zavar.
• Mjerna oprema. Tipično, mjerači tlaka se koriste za praćenje indikatora istih mjerača tlaka i protoka plina.

Načini zavarivanja i njihovi parametri

Pristupi organizaciji procesa zavarivanja u ovom slučaju razlikuju se prema nekoliko kriterija, što nam u konačnici omogućuje da govorimo o raspodjeli različitih načina rada. Primjerice, metode se razlikuju prema principu tehničkog izvođenja zadatka - ručni, poluautomatski i automatski. U detaljnijem proračunu načina zavarivanja u zaštitnim plinovima uzimaju se u obzir sljedeći parametri:

• Struja - raspon od 30 do 550 A. U pravilu, većina tipičnih operacija zahtijeva povezivanje izvora od 80-120 A.
• Debljina elektrode - od 4 do 12 mm.
• Napon - 20 do 100 W u prosjeku.
• Brzina zavarivanja - od 30 do 60 m/h.
• Potrošnja plinske mješavine - od 7 do 12 l/min.

Izbor specifičnih pokazatelja uvelike ovisi o vrsti metala, debljini obratka, uvjetima rada i zahtjevima za formirani spoj.

Ručno zavarivanje

Ključnu ulogu u procesu imaju vještina operatera i karakteristike elektrode. Gotovo svi zavarivačidrži proces pod svojom kontrolom, usmjerava luk u odnosu na radnu površinu i prati parametre dovoda mješavine plina iz cilindra. Što se tiče izvedbe, do izražaja će doći gustoća i jačina struje, kao i duljina puta zavarivanja. Kod ručnog zavarivanja u zaštitnom plinu najčešće se izvodi nekoliko prolaza, osobito ako se obrađuje debeo izradak. U drugim slučajevima, povećanje broja prolaza povezano je s potrebom ispravljanja zavara, promjene njegove duljine i karakteristika navari.

Poluautomatsko zavarivanje

Danas je ovo najpopularniji način proizvodnje zavarivanja u zaštitnom okruženju. Glavna razlika između ove metode i ručne je prisutnost elemenata mehanizacije s ispravljačima i mogućnost automatskog dovoda žice iz posebne zavojnice. Kod poluautomatskog zavarivanja u zaštitnom plinu, operatera nije potrebno prekidati radi zamjene potrošnog materijala, ali je tehnika interakcije luka s površinom obratka i dalje na korisniku. Operater prati proces formiranja zavarenog spoja, ispravlja trenutne parametre, mijenja kut nagiba itd.

Automatsko zavarivanje

Potpuno mehanizirani proces zavarivanja, u kojem korisnik može samo posredno utjecati na parametre opskrbe potrošnim materijalom, plinskom smjesom i praškastim fluksom. Tehnički, rad osiguravaju multifunkcionalne stanice i platforme s robotskom opremom. Na visokospecijaliziranim modernim proizvodnim pogonima za automatsko zavarivanje u zaštitnom plinukoristi se takozvani traktor, čiji dizajn predviđa sve potrebne funkcionalne jedinice. Ovo je mobilni stroj koji se tijekom procesa zavarivanja kreće duž linije formiranja šava i istovremeno vodi zaštitnu smjesu u zonu zavarivanja. Obvezna komponenta takvih modula je upravljačka jedinica koja u početku sadrži skup algoritama s radnjama za svako izvršno tijelo.

Zaključak

Korištenje metoda za zaštitu zavarenog bazena od kisika omogućuje, ako ne potpuno eliminaciju, onda minimiziranje karakterističnih nedostataka u formiranju šava. To se odnosi na nedostatak prodiranja, pukotine, opekline, progib i druge nedostatke koji mogu nastati zbog kontakta rastaljene površine obratka s otvorenim zrakom. Prednosti zavarivanja u zaštitnim plinovima u odnosu na tehniku korištenja fluksa uključuju odsutnost potrebe za uklanjanjem mulja u radnom području. Istodobno, ostale pozitivne kvalitete procesa su očuvane, kao što je mogućnost vizualnog promatranja kvalitete formiranog spoja. Ako govorimo o nedostacima metode, onda su njeni negativni čimbenici toplinsko i svjetlosno zračenje luka, što zahtijeva pružanje posebnih mjera za individualnu zaštitu zavarivača.