Смешивание основного материала и добавки при использовании промежуточных добавок, таких как порошок PG-CP, стремится к нулю. Это дает возможность добиться высокой производительности, которая может составлять от 2 до 4 кг/ч.
Механизированная сварка: виды, ГОСТы, технология, оборудование, дефекты, область применения
Механизированная сварка представляет собой процесс, связанный с дуговой сваркой, при котором осуществляются управление подачей электрода, который переходит из расплавленного металла в присадочный, или движение дуги посредством специальных машин и механизмов. В результате этого процесса металлурги могут осуществлять получение различных типов сварных швов, таких как стыковые, угловые, тавровые и другие.
Существует ряд государственных стандартов (ГОСТ), которые регулируют механизированную сварку. К числу основных из них относятся:
- 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
Механизированная сварка нашла широкое применение в различных областях производства, включая:
- судостроение, особенно при изготовлении корпусов судов, узлов и заготовок;
- производство резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов;
- изготовление стальных труб и магистральных трубопроводов;
- строительство металлических и железобетонных конструкций;
- автомобильная промышленность, включая изготовление отдельных частей автомобилей;
- конструирование мостов;
- изготавливание бытовых металлических изделий, таких как ворота и ограды;
- ремонт сельскохозяйственной и автомобильной техники и многих других изделий.
Виды
Механизированная сварка представляет собой сварочные работы, при которых все основные операции, за исключением загрузки и выгрузки изделий, выполняются автоматически, что значительно повышает производительность и сокращает время выполнения работ.
Существует концепция частично механизированной сварки, которая подразумевает, что хотя процесс сварки также автоматизирован, однако горелка и заготовка перемещаются вручную, а подача проволоки осуществляется автоматически.
Что это такое?
Данный процесс является подкатегорией дуговой сварки, где расходуемый электрод и дуга перемещаются с помощью различных механизмов или специального оборудования. Механизированная сварка может включать в себя различные способы соединения, такие как сварка тавровых балок, сварка встык или внахлестку. При этом все операции выполняются по заранее предписанному плану, и степень автоматизации процесса может варьироваться.
Важно отметить, что все операции должны следовать установленным стандартам и техническим требованиям для достижения необходимого качества соединений.
Обзор видов
История механизированной сварки насчитывает значительный период времени. Одним из популярных методов является использование углекислого газа (как чистого, так и в сочетании с кислородом), который применяют для сварки черных металлов и среднелегированных сталей. Важно учитывать, что расход углекислого газа зависит от мощности дуги и уровня доступного воздуха в процессе сварки. Для сварки таких металлов, как алюминий, титан и магний, используются защитные газы, которые обеспечивают защиту области сварки от окисления.
Помимо этого, газы могут применяться для многих других целей, так как они позволяют выполнять сварку различных металлов и их сплавов. Основная масса металлов, используемых в промышленности, может быть соединена с помощью флюса — порошкообразного материала, который в некоторых случаях может быть более удобен для использования, чем обычные электроды. В основном для производства флюса используют силикат марганца.
Некоторые сварщики осуществляют сварку низкоуглеродистых и низколегированных сталей с использованием порошковой проволоки, при этом порошок помещается в металлическую наплавку. Наиболее популярной формой порошковой проволоки является проволока в виде трубки. Выбор используемых металлов зависит от типа свариваемого материала, и зачастую используют различные добавки:
- присадки защищают расплав от загрязнения кислородом и азотом;
- они повышают плавность горения дуги;
- добавки улучшают характеристики получаемых швов.
Электросварка может производиться как контактным, так и дуговым методом. При контактной сварке электроды подносятся очень близко к свариваемому изделию, в то время как при дуговой сварке электроды располагаются на небольшом расстоянии от поверхности. Напряжение в таких случаях может составлять всего несколько вольт. Важно отметить, что электрическая сварка сопротивлением не является синонимом точечной сварки, и этот метод является одним из наиболее практичных решений для соединения тонких конструкций.
Тем не менее, большинство производителей выбирают дуговую сварку, когда между электродом и металлом (или сплавом) образуется дуга. Эта дуга формируется не в воздухе, а в ионизированном газе, источником которого может служить, как газовый баллон, так и процесс горения покрытия электрода.
Два широко распространенных метода в промышленности — это аргонодуговая сварка TIG и полуавтоматическая сварка проволокой MIG-MAG.
Требования
На сегодняшний день нет специальных ГОСТов, которые бы полностью охватывали процесс механизированной сварки. Вместо этого существует ряд нормативных документов, которые описывают основные виды процессов. К ним относятся требования к:
- определению терминов и ключевых понятий (по ГОСТ 2601-84);
- классификации видов сварочных работ (по ГОСТ 3.1705-81);
- информация о сварке плавлением (по ГОСТ 11969-79);
- дуговой сварки в газовой среде (по ГОСТ 14771-76);
- сварке под флюсом (по ГОСТ 8713-79).
Опытный сварщик обязан ознакомиться со всеми этими стандартами. Рекомендуется также ознакомиться с другими важными ГОСТами:
- ГОСТ 12.3.003-86 — меры по безопасности при электросварочных работах;
- ГОСТ 3242-79 — методы контроля сварных соединений;
- ГОСТ 7512-82 — неразрушающий контроль;
- ГОСТ 6996-66 — определение механических свойств сварных соединений;
- ГОСТ 8713-79 — сварка под флюсом;
- ГОСТ 14782-86 — точечные соединения при дуговой сварке;
- ГОСТ 15878-79 — контактная сварка.
В каждом конкретном проекте необходимо подготовить чёткий план сварочных работ. Альтернативно, в план сварочных работ может быть включен отдельный раздел, посвященный особенностям сварки. Технологическая документация должна содержать детали объема выполняемых работ и тип сварных швов. Сварщик обязан придерживаться всех пунктов плана производственных работ. Перед началом основных сварочных работ рекомендуется выполнить сварку образцов, которые точно соответствуют требованиям к будущей продукции. Параметры деталей и блоков, такие как длина шва и другие важные измерения, должны гарантировать их применение и обеспечить достаточную функциональность.
В радиусе десяти метров от механических сварочных процессов должны отсутствовать легковоспламеняющиеся, горючие или взрывоопасные вещества. Все средства связи, используемые во время выполнения работ, обязаны быть защищены от механических повреждений и воздействия высоких температур. Кроме входного и операционного контроля, необходима оценка соответствия выполненных работ и созданных конструкций стандартам качества.
Размеры выполняемых соединений устанавливаются в каждом отдельном случае. Не разрешается отклоняться от согласованных параметров без должной на то причины.
В некоторых случаях в процессе механизированной сварки используется устройство для подачи проволоки. Защитный газ обычно поступает через полые сопла с заранее установленными параметрами, которые нормализованы по следующим критериям:
- уровень электрической мощности;
- сварочный ток;
- ширина обрабатываемых областей;
- напряжение холостого хода;
- число ступеней регулировки тока.
В инертных газах и смесях
В качестве инертного газа наиболее часто выбирают аргоновые смеси, хотя чистый аргон также может применяться для сварки отдельных металлов и сплавов. Оборудование и техника механизированной сварки в защитной газовой среде аналогичны оборудованию для сварки углекислым газом. Процесс сварки в газовой среде может выполняться с использованием плавящегося электрода, который максимально схож с составом свариваемых деталей. Преимущества аргонной сварки заключаются в высокой стабильности дуги, меньшем уровне рассеяния металла на электроде и снижении теплового воздействия на свариваемые детали по сравнению со сваркой в углекислом газе.
Свежие разработки в этой области имеют большой потенциал. Для повышения производительности и снижения затрат в массовом производстве начинаются применять современные смеси защитных газов на основе аргона с добавлением гелия, кислорода или углекислого газа и различными пропорциями компонентов.
Средства автоматизации и механизации процесса
Механизированная сварка с использованием плавящегося электрода в среде защитного газа может быть осуществлена на машинах с различным уровнем автоматизации. Степень автоматизации определяется методом перемещения сварочного пистолета: он может оставаться неподвижным (при этом изделие перемещается), либо двигается с помощью специального устройства, такого как тележка, позиционер, робот или иное оборудование. В обоих случаях данный метод существенно повышает производительность работы за счет увеличения скорости перемещения пистолета, исключает человеческий фактор и обеспечивает высокую степень воспроизводимости результатов.
При автоматизации процесса особое значение имеет качественная подготовка кромок для сварки, правильный выбор сварочной проволоки, а также соблюдение условий эксплуатации в зависимости от типа металла соединяемых деталей, конфигурации соединения и позиции сварки.
Порошковые проволоки
Одним из наиболее распространенных методов сварки низколегированных и углеродистых сталей, а также различных сплавов является использование порошковых проволок. Обычно в таких случаях применяют смеси аргона и углекислого газа или двуокись углерода. Процесс соединения металлов с использованием порошковых проволок схож с методами применения других типов проволоки.
Порошковая проволока представляет собой специальный вид проволоки, наполняемой флюсом или металлическим порошком, производимой с использованием особых технологий с различными наполнителями, в зависимости от типа свариваемого материала. Проволока, заполненная металлическим порошком, используется для значительного увеличения коэффициента металла шва и позволяет ограничить это увеличенное значение только нижним пространственным положением шва.
Чем хороша и где используется механизированная сварка?
Механизация процесса сварки предоставляет возможность проводить операции в труднодоступных местах и эффективно осуществлять как прямые сварные швы, так и швы с разнообразной кривизной. Однако для достижения хороших результатов заготовки, подвергаемые сварке, должны быть средней или малой толщины. В случаях, когда длина шва составляет 300 мм и более, обычно целесообразно использовать автоматические сварочные системы.
Механическая сварка востребована как для ремонта, так и для производства новых конструкций. Например, сварка плавящимся электродом активно применяется в железнодорожном транспорте для изготовления вагонов и локомотивов.
Автоматические сварочные аппараты, использующие углекислый газ и флюс, применяются для сварки крупных труб. Кроме того, механизированное оборудование используется при сварке элементов в строительстве печей, для создания больших контейнеров для хранения опасных веществ, а также в судостроении и во многих других отраслях.
Оборудование для механизированной наплавки
В большинстве случаев «сердцем» механизированных сварочных машин служит модифицированный токарный станок. Вместо стандартного держателя инструмента в таких машинах устанавливают головку, источник питания и зачастую понижающий редуктор, который снижает скорость вращения до 5 или даже 2 об/мин, чтобы обеспечить необходимую точность процесса.
Однако существуют станки, предназначенные для обработки коленчатых валов, которые не требуют никаких дополнительных модификаций. Например, такие модели, как OKS-5523, используют универсальные центробежные смесители, которые обеспечивают возможность регулировки частоты вращения в режиме непрерывного контроля.
Источники питания могут подключаться различными способами. Например, для этого могут использоваться:
- выпрямители из серии ВКС-500-1 или ВС-600;
- преобразователи, такие как ПСУ-500-2 или ПСГ-500.
При выборе головок для аддитивной подачи проволоки традиционно предпочтение отдается моделям из семейства OCS.
Самым распространенным типом электрода считается пружинная проволока с сечением 1,6-2 мм, однако также используются проволоки Св и Нп, включая низкоуглеродистые и высоколегированные проволоки. Выбор этих электродов важен для достижения схожести химического состава наплавляемого покрытия с основным материалом.
Флюс представляет собой соединение графитового порошка с феррохромом и жидким стеклом, которые смешиваются в заранее определенных пропорциях и отверждаются. Затем смесь пропитывается и встраивается в подготовленную проволоку. Дальнейшим шагом будет хранение полученной формы в сухом контейнере до момента использования.
Сущность механизированной наплавки и ее назначение
Процесс механизированной наплавки обычно предполагает нанесение на поверхность детали дополнительного слоя материала с определенной целью. Это может быть сделано:
- • для восстановления или изменения исходных размеров (геометрии) изделия, что особенно актуально для инструментов, как, например, режущие кромки;
- • для придания новым свойствам, например, для улучшения антикоррозионных характеристик или повышения стойкости к истиранию.
Согласно рассматриваемой технологии, данный процесс может быть полуавтоматическим или полностью автоматическим.
Плюсы
- • возможность создания слоев значительной толщины (до 2-3 мм), что позволяет возвращать исходную геометрию даже сильно изношенных изделий;
- • производительность выше в 1,5-3 раза по сравнению с любым из ручных методов;
- • использующееся оборудование отличается надежностью и сравнительной простотой в транспортировке;
- • отсутствие ограничений по габаритам предметов – можно осуществлять защиту и восстановление даже крупных объектов, таких как конусы доменных печей или сосуды атомных реакторов;
- • каждый метод легко реализуется;
- • наносимый слой может быть из материалов любого состава, от чистой меди до комбинированной пластмассы;
- • процесс наплавки может быть совмещен с другими методами обработки, например, с азотированием или плазменной закалкой.
- • В некоторых случаях смешивание основного материала и добавленного может привести к ухудшению практических свойств;
- • неправильный выбор режима может вызвать чрезмерную деформацию, обусловленную высокими температурами, что потребует дополнительных мер по сохранению геометрии заготовки;
- • ответственный мастер должен обладать теоретическими знаниями о сочетаемости металлов, чтобы добиться равномерности и нужных свойств покрытия;
- • ограниченное количество сочетаний по сравнению с напылением;
- • трудности при покрытии мелких деталей сложной формы – необходимость постоянного переноса ванны может ограничивать плавность выполнения операций.
