Зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу

1. Зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу

Книги про зварювання, написані в минулі десятиліття, швидше за все, рекомендували киснево-ацетиленове або електродугове зварювання як оптимальний варіант для використання в побутових умовах або в невеликих майстернях. У ті часи обладнання для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу вважалося надто дорогим для аматорських проектів, незважаючи на всі його переваги. Обладнання для зварювання металевим електродом у середовищі було рекомендоване та спочатку було призначене лише для професійних ремонтних майстерень. Багато що змінилося за останні роки, а поява недорогих агрегатів для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу та конкурентоспроможність ринку дозволила агрегатам для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу зайняти свою нішу.

Будучи галуззю електродугового зварювання, зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу вважалося одним із способів прискорити процес виробництва у промислових масштабах. Основна відмінність між електродуговим зварюванням та зварюванням металевим електродом у середовищі інертного газу полягає в тому, що присадний пруток автоматично подається через мундштук під час зварювання. При цьому зварювальнику не потрібно зупинятися і змінювати електроди. Зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу вперше з'явилося після Другої світової війни і з того часу активно розвивається.

5.1. Зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу з використанням автоматичної подачі присадного прутка стало досить поширеним в останні десять років, воно використовується в майстернях з встановлення глушників, виготовлення гоночних автомобілів, а також багатьма зварювальниками-любителями в побутових умовах, незважаючи на те, що спочатку було призначене для використання в промислових цілях. До переваг зварювання металевим електродом серед інертного газу можна віднести швидкість, простоту виконання, чистоту шва, а також можливість зварювання щільних і тонких матеріалів.

5.2. Серед компактних агрегатів для зварювання металевим електродом серед інертного газу напругою 110 В слід відзначити агрегат L-TEC MIG 130, робочий цикл якого становить 100 % при мінімальних налаштуваннях сили струму 30 А, а при силі струму 130 А робочий цикл становить 25 %. Даний агрегат призначений для майстерень з ремонту кузовів автомобілів, а також для використання в побутових умовах.

Перевагами зварювання металевим електродом в середовищі інертного газу, крім основного - не потрібно зупиняти процес, щоб замінити електрод, - є: можливість зварювання з будь-якого положення, не потрібно видаляти шлак, при цьому зварний шов буде набагато чистіший, а бризок буде менше, зварювання можна виконати набагато швидше. пруток подається автоматично, причому швидкість подачі може регулюватися, що сприяє меншій деформації робочої поверхні, так як шов піддається менш концентрованого впливу тепла. Даний вид зварювання ідеально підходить для нерівних швів або швів із зазорами, при цьому ви можете підібрати оптимальну силу струму, товщину дроту та швидкість подачі прутка, щоб забезпечити найменшу деформацію робочої поверхні, навіть при використанні дуже тонкого листового металу. На цьому переваги зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу не закінчуються, вони безпосередньо пов'язані з тим, як саме ви використовуватимете зварювальний агрегат; докладніше про ці переваги ми поговоримо пізніше.

Існують три різні технології перенесення металу за допомогою обладнання для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу, проте нас цікавить лише один із них: зварювання короткою дугою або короткий ланцюг. Інші технології використовуються в промислових масштабах, де сила струму набагато вища, а діаметр дроту набагато більший. Більшість агрегатів для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу, придатних для використання в майстернях та в побутових умовах, працюють за технологією короткої дуги, коли розплавлений край дроту стикається зі зварювальною ванною і створює коротке замикання, при цьому використовується дріт діаметром від 6 до 11 мм. Сила струму в даних агрегатах рідко перевищує 225 А, проте вони можуть використовуватися як для зварювання тонких матеріалів, так і для зварювання листового металу товщиною 13 мм, саме тому вони ідеально підходять для використання в побутових умовах, ремонтних майстернях, сільському господарстві або для виготовлення скульптур з металу.

У технології короткої дуги до основних компонентів зварювального обладнання відносять зварювальний агрегат, який включає випрямляч змінного струму з потенціалом постійної напруги і механізмом подачі дроту, ємністю для захисного газу (у більшості моделей), зварювальний провід, який спрямовує дріт, живлення та газ до пальника, то простий пальник, а також робітник. При виконанні зварного шва зварювальник підносить пальник до робочої поверхні, поки оголений дротяний електрод, який виступає з мундштука, не стикається з робочою поверхнею в місці передбачуваного шва, потім зварювальник опускає захисну маску і натискає на курок пальника.

5.3. Для великих майстерень більш відповідним буде надпотужний агрегат напругою 220 В, наприклад, зображений на ілюстрації Migmaster 250, з більшою силою струму, точнішими налаштуваннями, більшим робочим циклом, а також великою кількістю різних функцій для виконання оптимальних налаштувань.

5.4. Компанія Miller Electric виготовляє велику кількість професійних агрегатів для зварювання, однак вони також пропонують даний агрегат Millermatic 130 з робочим циклом 25 % при максимальному значенні сили струму 130 А, який оптимально підходить для використання в побутових умовах та невеликих майстернях.

Після цього на дріт подається живлення, створюючи дугу на робочій поверхні, вплив тепла буде чітко локалізовано. У цей час подаватиметься захисний газ, який накопичуватиметься над швом, запобігаючи попаданню сторонніх речовин (дивіться ілюстрацію). Технологія короткої дуги насправді є процес змінного плавлення і неплавлення електрода, приблизно 90 разів на секунду. Щоразу, коли провід стикається з робочою поверхнею, він плавиться і створює зазор між робочою поверхнею і собою в момент, коли крапля розплавленого металу потрапляє на робочу поверхню і змішується з основним металом. Постійне виникнення та переривання дуги при зварюванні металевим електродом у середовищі інертного газу створює характерний шиплячий звук, якщо швидкість подачі дроту, сила струму та швидкість переміщення підібрані належним чином. При зварюванні використовується постійний струм із зворотною полярністю (як і в більшості професійних агрегатів для електродугового зварювання), що забезпечує глибше проплавлення металу. Тільки деякі агрегати оснащені функцією включення прямої полярності для виконання робіт, коли необхідне неглибоке проплавлення або важливіша швидкість наплавлення та зона дії.

Зварювальнику необхідно виконати лише незначні налаштування агрегату для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу. Перш за все, це регулятор напруги або перемикач для регулювання сили струму, а також регулятор швидкості подачі дроту, який встановлює режим подачі електрода, що плавиться з мундштука (дивіться ілюстрацію). Вибір сили струму залежить багато в чому від товщини металу, що зварюється. Як емпіричний прийом компанія Miller Electric пропонує виконувати наступне обчислення: 1 ампер на кожні 0,02 мм товщини матеріалу. Наприклад, при зварюванні металевої пластини товщиною 3,1 мм необхідна сила струму 125 А, звичайно ж, це не означає, що для зварювання матеріалу товщиною 13 мм необхідна сила струму 500 А, оскільки перед зварюванням щільних матеріалів з них попередньо знімають фаску. Потім, при зварюванні, насамперед виконується прохід при заварці кореня шва, потім ще кілька проходів. Однак є професійні зварювальні агрегати, призначені для зварювання щільних матеріалів, при цьому використовується велика сила струму і дріт більшого діаметру. Майте на увазі, що це загальне правило, при цьому інші фактори, такі як швидкість подачі дроту та швидкість руху пальника, також впливають на вибір необхідної сили струму. У побутових агрегатах для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу, налаштування сили струму чітко встановлені, при цьому регулятор може бути оснащений чотирма положеннями, проте швидкість подачі дроту можна регулювати індивідуально на всіх агрегатах.

5.5. Провід, що веде до пальника зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу, від джерела струму до дротяного електрода в середовищі захисного газу. Конструкція пальника досить проста, через неї подається дріт, який створює коротку дугу на робочій поверхні, при цьому над зварним швом завжди має бути шар захисного газу.

5.6. У зварювальних агрегатах для побутового використання елементів керування на панелі дуже мало: перемикач сили струму, а також регулятор швидкості подачі дроту.

Більш дорогі професійні агрегати для зварювання металевим електродом серед інертного газу оснащені реостатом для регулювання сили струму, або, принаймні, великою кількістю положень перемикача, а також можуть мати додаткові функції для індивідуального налаштування. Охолодження пальника в більшій частині агрегатів для зварювання металевим електродом в середовищі інертного газу, звичайно ж, тих, які призначені для побутового використання, здійснюється за допомогою повітря, хоча деякі промислові агрегати можуть бути оснащені пальниками з водяним охолодженням, внаслідок використання дроту більшого діаметру і більшої сили струму. Давайте розглянемо внутрішню конструкцію пальника для зварювання металевим електродом серед інертного газу. Головний корпус рукоятки містить перемикач або курок, рукав дроту з металевою або пластиковою обмоткою, а також вигнутий патрубок, усередині якого знаходиться напрямна дроти та сопло. У мундштуку на дріт подається харчування. Зазвичай мундштук виготовлений із міді. До того ж мундштук допомагає спрямовувати дріт у центр області захисного газу (дивіться ілюстрацію). Оскільки саме тут на провід подається живлення, розмір мундштука повинен відповідати розміру дротяного електрода, що використовується.

5.7. Конструкція пальника для зварювання металевим електродом серед інертного газу досить проста. Усередині розташований рукав, через який проходить дріт, та перемикач, який активує подачу живлення та захисного газу. На вигнутому патрубку кріпиться мундштук та сопло.

5.8. Дріт повинен щільно прилягати до мундштука, тому що саме тут на дріт подається живлення. Майте на увазі, що мундштук знаходиться в соплі, а провід виступає з нього на 12-19 мм.

5.9. Більшість сопел для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу просто відвертається з кільця ущільнювача, таким чином ви зможете отримати доступ до мундштука (вказаний на ілюстрації стрілкою). Рекомендується завжди мати при собі запасне сопло, а також кілька сопел різних розмірів відповідно до розмірів мундштуків, які ви використовуєте найчастіше. Зрештою, дріт привариться до мундштука, тому вам доведеться відвернути його, потім від'єднати дріт і встановити новий мундштук.

5.10. Рекомендується мати під рукою бокорізи при використанні агрегату для зварювання металевим електродом серед інертного газу. При цьому ви зможете підтримувати відповідне виступання дротяного електрода із сопла, проте, як тільки на краю дроту з'явиться кулька, дугу буде легше створити, якщо її зрізати.

Внаслідок неминучого зношування мундштука, а також іскріння, яке руйнує його, даний компонент необхідно час від часу замінювати, саме тому при собі рекомендується мати запасні мундштуки тих розмірів, які ви використовуєте найчастіше.

Основною функцією сопла є напрямок захисного газу. Більшість агрегатів для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу оснащені соплами одного розміру, однак, при використанні агрегатів у виробничих масштабах, використовуються сопла меншого розміру для виконання робіт при нижчій силі струму або сопла більшого розміру для виконання робіт при вищій силі струму (див. ілюстрацію). Сопло часто піддається впливу бризок, а також відкладень, які накопичуються всередині, під час зварювання металевим електродом серед інертного газу. Ви можете придбати спеціальний інструмент для видалення цього нальоту, а багато зварювальників використовують спеціальний захисний гель або спрей, щоб забезпечити легке видалення нальоту при необхідності (дивіться ілюстрацію). Насправді, якщо в соплі накопичиться занадто більше відкладень, це може негативно вплинути на інтенсивність потоку захисного газу, який прямує на робочу поверхню, призводячи до зниження якості зварного шва. Після чищення ви можете розпорошити спрей усередину сопла, щоб запобігти подальшому накопиченню відкладень. При використанні гелю необхідно взяти гарячий пальник і помістити сопло безпосередньо в гель, таким чином усередині залишиться захисний шар.