Типы переноса электродного металла и их применение

Полуавтоматическая сварка MIG/MAG

MIG/MAG - Metal Inert / Active Gas - дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки. Это полуавтоматическая сварка в среде защитного газа - наиболее универсальный и распространенный в промышленности метод сварки.

Принципы процесса, характеристики дуги

Технологические свойства дуги существенно зависят от физических и химических свойств защитных газов, электродного и свариваемого металлов, параметров и других условий сварки. Это обусловливает многообразие способов сварки в защитных газах.

Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом производится в инертных газах Аг и Не (MIG) и их смесях Аг + Не, в активном газе СO2 (MAG), а также в смесях инертных и активных Аг + О2, Аг + СО2, Аг + СО + О2 и активных газов СО2 + О2. В качестве электродных проволок применяют сплошные из нелегированных и легированных сталей и цветных металлов (Ni, Си, Mg, Al, Ti, Mo), а также несплошные порошковые и активированные. Сварка плавящимся электродом выполняется в основном на постоянном токе, применяется также и сварка импульсным током. Принцип дуговой сварки плавящимся металлическим электродом в защитном газе показан на Рис. 1.

Рис. 1. Схема полуавтоматической сварки

Oсновные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых дуговой сваркой в защитном газе указаны в ГОСТ 14771.

В зависимости от уровня механизации и автоматизации процесса различают сварку:

· механизированную, при которой перемещения горелки выполняются вручную, а подача проволоки механизирована;

· автоматизированную, при которой все перемещения горелки и подача проволоки механизированы, а управление процессом сварки выполняется оператором-сварщиком;

· автоматическую (роботизированную), при которой управление процессом сварки выполняется без непосредственного участия оператора-сварщика.

Сварочное оборудование

В состав сварочного оборудования входят источник сварочного тока и сварочный аппарат. Составные части сварочного оборудования и их функции определяются уровнем механизации и автоматизации процесса, параметрами режима сварки, необходимостью их установки и регулировки в режиме наладки и сварки.

Основными параметрами автоматизированной дуговой сварки плавящимся электродом в СО2, Аг, Не и смесях газов (MAG, MIG) являются:

1. Сварочный ток Ic (~40.,.600 А);

2. Напряжение сварки Uc (~16...40 В);

3. Скорость сварки Vc (~4...20 мм/с), (-14.4...72 м/ч);

4. Диаметр электродной проволоки Dпр (~0.8...2.5 мм);

5. Длина вылета электродной проволоки Lв (~8...25 мм);

6. Скорость подачи электродной проволоки Vп (~35...250 мм/с);

7. Расход защитного газа Qг (~3...60 л/мин).

Рис.2. Схема установки для дуговой механизированной сварки в СО2

Установка для механизированной дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах обычно включает:

· источник постоянного или импульсного тока;

· механизм подачи электродной проволоки;

· сварочную горелку;

· кабель-пакет;

· встроенный в источник блок управления или отдельный шкаф управления;

· систему подачи защитного газа (баллон, подогреватель газа для СО2), газовый редуктор, смеситель газов, газовые шланги, электроклапан);

· кабели цепей управления;

· сварочные кабели с зажимами;

· систему охлаждения водой (дополнительно);

· приспособление для сборки и кантовки сварного узла (механическое оборудование).

Комплект установки для дуговой механизированной сварки, которую традиционно называют сварочным полуавтоматом, показан на Рис.2.

Сварочные полуавтоматы находят самое широкое применение, имеют различное назначение и конструктивное исполнение. Основным исполнением полуавтоматов является по способу защиты зоны дуги:

· для сварки в активных газах (MAG);

· для сварки в инертных газах (MIG);

· для сварки в инертных и активных газах (MIG/MAG);

· для сварки порошковой или самозащитной электродной проволокой (FCAW).

Сварочные материалы

При сварке MIG/MAG используют защитные газы и электродные проволоки. В Таблице 1 приведены типы газов по классификации Международного Института Сварки.

Таблица 1. Типы защитных газов.

Группа	Состав смеси, %	Хим. активность
Окислители	Инертные газы	Восстановители
CO2	O2	Ar	He	H2
И1	-	-		-	-	Нейтральный
-	-	-		-
-	-	27-75	Ост.	-
-	-	85 - 95	-	Ост.	Восстановит.
-	-	-	-
М1	-	1 - 3	Ост.	-	-	Слабокисл.
2 - 4	-	Ост.	-	-
М2	15 - 30	-	Ост.	-	-	Среднекисл.
5 - 15	1 - 4	Ост.	-	-
-	4 - 8	Ост.	-	-
М3	30 - 40	-	Ост.	-	-	Сильнокисл
-	9 - 12	Ост.	-	-
5 - 20	4 - 6	-	-	-
С		-	-	-	-
		-	-	-

 

Как видно из таблицы, применяются чистые газы инертные и активные, смеси газов в различных сочетаниях: инертные + инертные, инертные + активные и активные + активные. Водород при сварке плавящимся электродом не применяется из-за высокого разбрызгивания. Активный газ двуокись углерода (СО2) регламентируется по ГОСТ 8050-85, кислород газообразный по стандарту ГОСТ 5583-78.

Типы переноса электродного металла и их применение

При сварке плавящимся электродом открытой дугой перенос электродного металла представляет сложный процесс. Много факторов оказывает влияние на перенос: состав и свойства защитного газа, состав и свойства электродного металла, род тока и полярность, параметры режима сварки, вольтамперная характеристика источника тока и его динамические свойства и др.

Можно выделить следующие виды переноса электродного металла:

· без коротких замыканий дуги и с короткими замыканиями;

· крупно-, средне-, мелкокапельный и струйный;

· без разбрызгивания и с разбрызгиванием.

Наиболее благоприятные условия для переноса электродного металла наблюдаются при сварке в инертных одноатомных газах аргоне и гелии. В аргоне имеет место два вида переноса: крупнокапельный без коротких замыканий с небольшим разбрызгиванием на докритическом токе и струйный на токе больше критического. Вид переноса влияет на форму проплавления Рис. 3:

Рис. 3. Форма проплавления металла.

а) меньше критического;

б) больше критического.

Сварка со струйным переносом рекомендуется на металле средней толщины. В гелии наблюдается капельный перенос с короткими замыканиями (к.з.) дуги (малые ток и напряжение) и без к.з. на повышенном токе и напряжении при незначительном мелкокапельном разбрызгивании. Сварка в гелии имеет меньшую выпуклость, чем в аргоне, так как аргон повышает поверхностное натяжение в сталях. Применение смеси Аг+Не позволяет использовать преимущества обоих газов. При сварке в СО2 имеют место перенос мелкокапельный с к.з. и небольшим разбрыз гиванием, крупнокапельный с к.з. и без к.з. с большим разбрызгиванием. На больших токах, когда дуга погружается в основной металл, перенос становится мелкокапельным, разбрызгивание уменьшается, однако валик имеет чрезмерную выпуклость.