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

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Tehnologije za izvođenje operacija zavarivanja u vezi sa metalnim obradacima danas omogućavaju postizanje visokog nivoa organizacije procesa u smislu sigurnosti, ergonomije i funkcionalnosti. O tome svjedoči i širenje poluautomatske i robotske opreme za izvođenje glavnih tehnoloških koraka u termičkom spajanju dijelova. Paralelno s tim rastu i zahtjevi za kvalitetom šavova. U tom pravcu najveći uspeh može da se postigne zavarivanjem u zaštitnom gasu, čime se obezbeđuje mogućnost izolacije radnog prostora od negativnih uticaja atmosferskog vazduha.

Suština tehnologije

Proces zavarivanja u okruženju zaštitnog gasa je derivat kombinacije nekoliko metoda termičkog djelovanja na metale sa mogućnošću strukturalnog povezivanja radnih komada. Prije svega, ova metoda se zasniva na metodi elektrolučnog zavarivanja, koja sama po sebi omogućava optimalnu kontrolu nad elektrodama i površinama ciljnih dijelova sa strukturama. U ovom formatu, korisnik može zauzeti bilo koji prostorpozicije koristeći mobilnu i kompaktnu opremu. Sve ovo se tiče organizacione ergonomije radnog događaja, a suštinu elektrohemijskih procesa zavarivanja u zaštitnom gasu otkrivaju specifičnosti sredine u kojoj se radnja izvodi. Za početak, potrebno je naglasiti važnost zaštite zavarenog bazena od negativnih utjecaja atmosferskog zraka. Direktan kontakt taline gredice sa kiseonikom dovodi do stvaranja troske na površini, oksidacije prevlake i nekontrolisanog legiranja metalne strukture. Shodno tome, da bi se isključili takvi efekti, koriste se posebni izolatori - premazi, rasuti materijali poput fluksa i plina, koji se posebnom opremom unosi u radni prostor. Poslednji način zaštite određuje karakteristike razmatranog načina proizvodnje zavarivanja.

Opšta pravila za zavarivanje prema GOST 14771-76

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

• Debljina dijelova - raspon od 0,5 do 120 mm.
• Dozvoljena greška pri zavarivanju delova debljine 12 mm - od 2 do 5 mm.
• Nagib površine šava je dozvoljen samo ako je osiguran gladak prijelaz s jednog radnog komada na drugi.
• Pri zavarivanju dijelova sa značajnom razlikom u debljini, preliminarno se vrši kos u smjeru od većeg obratka prema manjem.
• Udubljenje i konveksnost ugaonih zavara premaTolerancije prema GOST 14771-76 ne bi trebale biti veće od 30% kraka ugla koji se formira, ali u isto vrijeme stati unutar 3 mm.
• Iznos dozvoljenog pomaka ivica 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 praznim dijelovima od 100 mm, tada će udaljenost pomaka morati stati u 6 mm.

Upotrebljeni plinovi za zavarivanje

S tačke gledišta zavarivanja, svi gasoviti mediji se dele na inertne i aktivne. Budući da je glavni zadatak plinske mješavine izolacijska funkcija, najvredniji su mediji koji ne utječu na metal koji se obrađuje. Takve mješavine uključuju inertne jednoatomne tvari poput helijuma 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 rastopljenom i u čvrstom stanju. Prisustvo gasova u molekularnoj strukturi metala generalno se smatra nepoželjnim, ali postoje izuzeci zbog specifičnosti takvih kombinacija pod različitim uslovima.

Priroda uticaja gasnog okruženja na metal

Odmah vrijedi naglasiti negativne efekte plina tokom elektrolučnog zavarivanja na obradak. Prilikom 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 topiti ako se koriste inertne izolacijske smjese. Kao rezultat toga, problem za tehnologe prije nije u odabiru prave mješavine plina, već u stvaranju uslova koji bi mogli minimizirati štetne efekte aktivnog plina na zavareni bazen i istovremeno očuvati pozitivne efekte topljivosti.

Tehnika procesa zavarivanja

Izvor električne struje se dovodi do radnog predmeta 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 indikatore i područje pokriveno toplinskim efektima. Paralelno, plin se dovodi u radni prostor pomoću gorionika iz priključenog cilindra. Oko luka se formira plinska izolacija. Intenzitet formiranja šava ovisit će o konfiguraciji položaja rubova i debljini proizvoda. Po pravilu, udeo osnovnog metala u strukturi vara, koji nastaje pri zavarivanju u zaštitnom gasu, iznosi 15-35%. Dubina radnog područja u ovom slučaju može doseći 7 mm, a indikatori njegove dužine i širine - od 10 do 30 mm.

Oprema za gasno zavarivanje

Set uređaja za takvevrsta operacija zavisi od načina i formata proizvodnje zavarivanja. Tehničku osnovu direktno formiraju poluautomatski uređaji, viseće glave za zavarivanje, izvori napajanja, ispravljači i složeni automatski moduli sa držačima elektroda, koji maksimalno štede operatera od obavljanja tipičnih manipulacija. Akcenat je danas na mehanizovanom zavarivanju u zaštitnom gasu, čiju infrastrukturu čine i gasovod, gorionici, uređaji za pogodno postavljanje opreme na različite položaje itd. U velikim industrijama se organizuju posebna radna mesta sa neophodnim setom tehničkih oprema za zavarivanje. Nasuprot tome, 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 omogućavaju i rješavanje sporednih zadataka koji nisu direktno 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 sagorevanja u radnom području. To se posebno odnosi na operacije zavarivanja u zaštitnim plinovima s nepotrošnom elektrodom, čija talina nije direktno uključena u strukturu proizvoda. I tokom i nakon operacijeMožda će biti potrebno brušenje šavova.
• Dryer. Eliminira i reguliše vlagu sadržanu u ugljičnom dioksidu. Vrsta sredstva za sušenje koje radi na visokim ili niskim pritiscima.
• Uređaji za filtriranje. Čisti tokove gasa od neželjenih čvrstih materija, takođe osiguravajući čist zavar.
• Mjerna oprema. Tipično, manometri se koriste za praćenje indikatora istog pritiska i mjerača protoka plina.

Načini zavarivanja i njihovi parametri

Pristupi organizaciji procesa zavarivanja u ovom slučaju se razlikuju prema nekoliko kriterijuma, što nam u konačnici omogućava da govorimo o raspodjeli različitih načina rada. Na primjer, metode se razlikuju po 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. Po 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 gasne mešavine - od 7 do 12 l/min.

Izbor specifičnih indikatora u velikoj meri zavisi od vrste metala, debljine radnog komada, uslova rada i zahteva za formirani spoj.

Ručno zavarivanje

Ključnu ulogu u procesu imaju vještina operatera i karakteristike elektrode. Gotovo svi zavarivačidrži proces pod svojom kontrolom, orijentišući luk u odnosu na radnu površinu i prateći parametre dovoda gasne mešavine iz cilindra. U pogledu performansi, gustina i jačina struje, kao i dužina puta zavarivanja će doći do izražaja. Kod ručnog zavarivanja u zaštitnom plinu najčešće se izvodi nekoliko prolaza, posebno ako se obrađuje debeo radni komad. U drugim slučajevima, povećanje broja prolaza povezano je s potrebom korekcije zavara, promjenom njegove dužine 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 posebnog namotaja. Kod poluautomatskog zavarivanja u zaštitnom plinu, operatera nije potrebno prekidati radi zamjene potrošnog materijala, ali je tehnika interakcije luka sa površinom obratka i dalje na korisniku. Operater prati proces formiranja zavarenog spoja, koriguje trenutne parametre, menja ugao nagiba itd.

Automatsko zavarivanje

Potpuno mehanizovan proces zavarivanja, u kojem korisnik može samo indirektno uticati na parametre snabdevanja potrošnog materijala, gasne mešavine i praškastog fluksa. Tehnički, rad je omogućen multifunkcionalnim stanicama i platformama sa robotskom opremom. Na visoko specijalizovanim modernim proizvodnim pogonima za automatsko zavarivanje u zaštitnom gasukoristi se takozvani traktor, čiji dizajn predviđa sve potrebne funkcionalne jedinice. Ovo je mobilni uređaj koji se tokom procesa zavarivanja kreće duž linije formiranja šava i istovremeno vodi zaštitnu smjesu u zonu zavarivanja. Obavezna komponenta ovakvih modula je kontrolna jedinica, koja u početku sadrži skup algoritama sa radnjama za svaki izvršni organ.

Zaključak

Upotreba metoda za zaštitu zavarenog bazena od kiseonika omogućava, ako ne potpuno eliminisanje, onda minimiziranje karakterističnih nedostataka u formiranju šava. Ovo se odnosi na nedostatak prodiranja, pukotine, opekotine, opuštene i druge nedostatke koji mogu nastati zbog kontakta rastopljene površine obratka sa otvorenim zrakom. Prednosti zavarivanja u zaštitnim plinovima u odnosu na tehniku korištenja fluksa uključuju odsustvo potrebe za uklanjanjem mulja u radnom području. Istovremeno, ostale pozitivne osobine procesa su očuvane, kao što je mogućnost vizuelnog posmatranja kvaliteta formiranog jedinjenja. Ako govorimo o nedostacima metode, onda su njeni negativni faktori toplotno i svjetlosno zračenje luka, što zahtijeva obezbjeđivanje posebnih mjera za individualnu zaštitu zavarivača.