Смешивание основного материала и добавки стремится к нулю, особенно при использовании промежуточных добавок — порошка PG-CP. Вполне возможно достичь производительности 2-4 кг/ч.
Механизированная сварка: виды, ГОСТы, технология, оборудование, дефекты, область применения
Механизированная сварка — это процесс дуговой сварки, при котором подача электрода, переходящего из расплавленного металла в присадочный, или движение дуги осуществляется управляемыми машинами и механизмами. Он используется металлургами для получения стыковых, угловых, тавровых и других сварных швов.
Перечень основных государственных стандартов, касающихся механизированной сварки, включает:
- ГОСТ 2601-84 Сварка металлов. Термины и определения основных понятий;
- ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры;
- ГОСТ 19521-74 Сварка металлов. Классификация;
- ГОСТ 3.1705-81 Единая система технологической документации. Правила записи операций и переходов. Сварка;
- ГОСТ 11969-79 Сварка плавлением. Основные положения и их обозначения;
- ГОСТ 29273-92 Свариваемость. Определение;
- ГОСТ 30430-96 Сварка дуговая конструкционных чугунов. Требования к технологическому процессу;
- ГОСТ 2.312-72 Единая система конструкторской документации. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений;
- ГОСТ Р ИСО 17659-2009 Сварка. Термины многоязычные для сварных соединений;
- ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения;
- ГОСТ 8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
Область использования
Этот вид технологических работ широко используется в производстве:
- корпусов судов, узлов и заготовок в судостроении;
- резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов;
- стальных труб и магистральных трубопроводов;
- металлических и железобетонных конструкций в строительстве;
- отдельных частей автомобиля в автомобильной промышленности;
- мостов ;
- бытовых металлических изделий (ворота, ограды);
- при ремонте сельскохозяйственной и автомобильной техники и др.
Виды
Механизированная сварка — это вид сварочных работ, при котором все основные операции, кроме загрузки и выгрузки изделий, выполняются автоматически.
Частично механизированная — это процесс металлообработки, при котором горелка и заготовка перемещаются вручную, заготовка загружается и выгружается, а проволока подается механически.
Что это такое?
Этот процесс является разновидностью дуговой сварки. Расходуемый электрод и дуга перемещаются с помощью различных механизмов или специального оборудования. Механизированная сварка может включать в себя любой тип сварки, в том числе сварку тавровых балок, сварку встык или внахлестку.
Все операции выполняются по строго предписанному плану. Степень автоматизации может быть самой разной.
Обзор видов
История процессов механизированной сварки может быть довольно длинной. Широко применяется использование углекислого газа (чистого или в сочетании с кислородом). Этим способом сваривают черные металлы и среднелегированные стали. Расход углекислого газа зависит от мощности дуги и расхода воздуха. Алюминий, титан, магний и их сплавы свариваются в атмосфере защитного газа.
Однако эти газы можно использовать и для других целей, поскольку они позволяют сваривать все металлы и их сплавы. Подавляющее большинство металлов, используемых в промышленности, можно сваривать с помощью флюса. Это порошкообразный материал, плавление которого в некоторых случаях удобнее, чем использование обычных электродов. Для производства флюса в основном используется силикат марганца.
В некоторых случаях сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей выполняется порошковой проволокой. При этом груз помещается в металлическую наплавку. Чаще всего используется порошковая проволока в виде трубки. Металлы выбираются в зависимости от типа свариваемого материала. Также используются присадки:
- защищают расплав от засорения кислородом и азотом;
- повышают плавность горения дуги;
- улучшают характеристики создаваемых швов.
Электросварка может осуществляться контактной или дуговой сваркой. В первом случае электроды подносятся очень близко к свариваемому изделию. В первом случае электроды располагаются на небольшом расстоянии на свариваемом объекте. Напряжение составляет несколько вольт или меньше. Сварка сопротивлением — это не то же самое, что точечная сварка. Она является наиболее практичным решением для соединения тонких конструкций.
Однако производители предпочитают электродуговую сварку. В пространстве между электродом и металлом (сплавом) возникает дуга. Она возникает не в воздухе, а в ионизированном газе. Источником газа может быть либо газовый баллон, либо процесс горения покрытия электрода.
Аргонодуговая сварка TIG и полуавтоматическая сварка проволокой — MIG-MAG широко используются в промышленности.
Требования
Не существует специальных ГОСТов, которые бы конкретно описывали процесс механизированной сварки. Существует ряд специальных нормативных документов, которые отражают основные виды. Например, особые требования предъявляются к:
- терминов и ключевых понятий (2601-84);
- классификации видов сварочных работ (3.1705-81);
- сварки плавлением (11969-79);
- дуговой сварки в газовой среде (14771-76);
- сварки под флюсом (8713-79).
Хороший сварщик должен быть знаком со всеми этими основными стандартами. Полезно также ознакомиться с ГОСТом:
- 12.3.003-86 – о безопасности при электросварочных работах;
- 3242-79 – методы контроля сварных соединений;
- 7512-82 — неразрушающий контроль;
- 6996-66 — определение механических свойств сварных соединений;
- 8713-79 — сварка под флюсом;
- 14782-86 — точечные соединения при дуговой сварке;
- 15878-79 — контактная сварка.
В каждом конкретном случае должен быть подготовлен план сварочных работ; в качестве альтернативы в план работ добавляется раздел, посвященный сварке. В технологической документации указывается объем выполняемых работ и тип сварных швов. Сварщик должен придерживаться планов сварочных работ. Перед началом работы свариваются образцы допусков, которые точно соответствуют будущей основной продукции. Размеры длины и другие практические параметры обработанных деталей и блоков должны обеспечивать их применимость и гарантировать достаточную функциональность.
В радиусе 10 метров от механических сварочных работ не должно быть легковоспламеняющихся, горючих или взрывоопасных веществ. Все средства связи, используемые во время работы, должны быть защищены от механических дефектов и высоких температур. Помимо входного и операционного контроля, обязательна оценка соответствия выполненных работ и созданных конструкций соответствующим стандартам.
Величины выполняемых соединений определяются в каждом конкретном случае. Не допускаются неутвержденные отклонения от первоначальных параметров.
Иногда в процессе используется устройство подачи проволоки. Защитный газ обычно подается через полые сопла с определенным сечением. Они нормализованы:
- электрическая мощность;
- сварочный ток;
- ширина обрабатываемых областей;
- напряжения холостого хода;
- число ступеней регулировки тока.
В инертных газах и смесях
В качестве инертного газа чаще всего используются смеси аргона. Чистый аргон также используется для некоторых металлов и сплавов. Оборудование и техника механизированной сварки в газовой защите очень похожи на сварку в углекислом газе. Сварка в газовой среде может выполняться плавящимся электродом, состав которого максимально приближен к составу свариваемых деталей. Преимущества аргоновой газовой сварки заключаются, главным образом, в высокой стабильности дуги, меньшем рассеянии металла на электроде и меньшем подводе тепла к свариваемым деталям по сравнению со сваркой в углекислом газе.
Последние изобретения в этой технологии очень перспективны. Для повышения производительности и снижения производственных затрат в крупномасштабном производстве используются современные смеси защитных газов на основе аргона с добавлением гелия, кислорода, углекислого газа с различным соотношением компонентов.
Средства автоматизации и механизации процесса
Механизированная сварка плавящимся электродом в среде защитного газа может выполняться на машинах с различной степенью автоматизации. Степень автоматизации определяется способом перемещения сварочного пистолета: Сварочный пистолет фиксируется в неподвижном положении (изделие перемещается) или перемещается с помощью специального устройства — тележки, позиционера, робота и другого оборудования. В обоих случаях происходит значительное повышение производительности, так как увеличивается скорость перемещения сварочного пистолета, исключается человеческий фактор и достигается высокая повторяемость.
При автоматизации процесса большое значение имеет качественная подготовка кромок под сварку, правильный выбор сварочной проволоки, условия эксплуатации в зависимости от типа металла соединяемых деталей, конфигурации соединения и положения сварки.
Порошковые проволоки
Очень распространенный процесс для сварки низколегированных сталей, углеродистых сталей и различных сплавов. Обычно для этого вида работ используется смесь аргона и углекислого газа или двуокись углерода. Процесс соединения металлов таким способом аналогичен другим видам проволоки.
Порошковая проволока — это специально изготовленная проволока, заполненная специальным флюсом или металлическим порошком. Эта проволока изготавливается по специальной технологии с различными наполнителями для сварки различных типов стали. Проволока, наполненная металлическим порошком, используется для значительного увеличения коэффициента металла шва. Он ограничивается только нижним пространственным положением.
Чем хороша и где используется механизированная сварка?
Механизация процесса сварки позволяет выполнять обработку в труднодоступных местах и помогает реализовать как прямые сварные швы, так и швы с различной степенью кривизны. Однако для достижения хороших результатов используемые заготовки должны быть средней или малой толщины. Если длина шва должна составлять 300 мм и более, обычно используются автоматические сварочные системы.
Механическая сварка необходима как для ремонта, так и для новых конструкций (производство). Сварка плавящимся электродом используется, например, при производстве железнодорожного транспорта — вагонов, локомотивов.
Для сварки труб большого диаметра часто используются автоматические сварочные аппараты, использующие углекислый газ и флюс. Кроме того, механизированное оборудование необходимо для сварки элементов при строительстве печей, при изготовлении больших контейнеров для хранения опасных веществ, при строительстве судов и многого другого.
Оборудование для механизированной наплавки
Обычно «сердцем» этих станков является модифицированный токарный станок: вместо держателя инструмента у них есть головка, источник питания и часто понижающий редуктор, который снижает скорость до 5 или даже 2 об/мин.
Однако для обработки коленчатых валов существуют станки, которые не требуют никаких дополнительных модификаций. Это такие станки, как OKS-5523 с универсальными центробежными смесителями, которые регулируют частоту вращения непрерывно.
Источники питания подключаются различными способами, например, с помощью этих банок:
- • выпрямитель из серии ВКС-500-1 или ВС-600;
- • преобразователь вроде ПСУ-500-2 или ПСГ-500.
При выборе головок для аддитивной подачи традиционно предпочитают модели из семейства OCS.
Самым распространенным электродом считается пружинная проволока с сечением 1,6-2 мм, но популярны также проволоки Св и Нп, а также низкоуглеродистые и высоколегированные проволоки. Выбирайте один из этих электродов, чтобы наносимое покрытие было химически схоже с основным покрытием
Флюс представляет собой соединение графитового порошка с феррохромом и жидким стеклом. Эти вещества смешиваются в определенном соотношении и отверждаются, затем оставляются для пропитки и добавляются в чистую и уже подготовленную проволоку. После этого их нужно только хранить в сухом контейнере и использовать по мере необходимости.
Сущность механизированной наплавки и ее назначение
Как правило, для этого на поверхность детали наносится слой материала. Это необходимо:
- • для восстановления или изменения исходных размеров (геометрии) элемента, что особенно актуально, если это инструмент, например, режущая кромка;
- • или придания новых свойств, допустим улучшения антикоррозионных характеристик или для повышения стойкости к истиранию.
Ну, а в рассматриваемом нами случае процесс также должен быть полу- или полностью автоматическим.
Плюсы
- • можно создавать покрытия значительной толщины (до 2-3 мм) и таким образом возвращать изначальную геометрию даже сильно изношенным изделиям;
- • производительность в 1,5-3 раза выше, чем при любом из ручных методов;
- • используемое оборудование сравнительно надежное и простое в транспортировке;
- • отсутствуют ограничения по габаритам предметов – конусы доменных печей, сосуды атомных реакторов и другие большие объекты тоже реально защитить и восстановить;
- • каждый метод достаточно легок в реализации;
- • наносимый слой может быть какого угодно состава, от чистой меди до комбинированной пластмассы;
- • наплавку не проблема сочетать с другими методами обработки, допустим, с азотированием или плазменной закалкой.
- • В ряде случаев в результате смешивания основного материала с добавленным, наблюдается ухудшение практических свойств;
- • при неправильном выборе режима деформация, провоцируемая высокими температурами, может быть чрезмерной, что требует принятия дополнительных мер по сохранению геометрии заготовки;
- • решающему задачу мастеру нужно обладать теоретическими знаниями в области сочетаемости металлов, чтобы сделать покрытие не просто равномерным, а с нужными свойствами;
- • небольшое количество сочетаний по сравнению с тем же напылением;
- • трудно покрывать малые элементы сложных форм – ванну приходится постоянно переносить и не всегда удается осуществить это плавно.
