Сварка металлическим электродом в среде инертного газа

1. Сварка металлическим электродом в среде инертного газа

Книги о сварке, написанные в прошлые десятилетия, скорее всего, рекомендовали кислородно-ацетиленовую или электродуговую сварку в качестве оптимального варианта для использования в бытовых условиях или в небольших мастерских. В те времена оборудование для сварки металлическим электродом в среде инертного газа считалось слишком дорогим для любительских проектов, несмотря на все его преимущества. Оборудование для сварки металлическим электродом в среде было рекомендовано и изначально было предназначено только для профессиональных ремонтных мастерских. Многое изменилось за последние годы, а появление недорогих агрегатов для сварки металлическим электродом в среде инертного газа и конкурентоспособность рынка позволила агрегатам для сварки металлическим электродом в среде инертного газа занять свою нишу.

Являясь отраслью электродуговой сварки, сварка металлическим электродом в среде инертного газа считалась одним из способов ускорить процесс производства в промышленных масштабах. Основное различие между электродуговой сваркой и сваркой металлическим электродом в среде инертного газа состоит в том, что присадочный пруток автоматически подается через мундштук во время сварки. При этом сварщику не нужно останавливаться и менять электроды. Сварка металлическим электродом в среде инертного газа впервые появилась после Второй мировой войны и с тех пор активно развивается.

5.1. Сварка металлическим электродом в среде инертного газа с использованием автоматической подачи присадочного прутка стала довольно распространенной в последние десять лет, она используется в мастерских по установке глушителей, изготовлению гоночных автомобилей, а также многими сварщиками-любителями в бытовых условиях, несмотря на то, что была первоначально предназначена для использования в промышленных целях. К преимуществам сварки металлическим электродом в среде инертного газа можно отнести скорость, простоту выполнения, чистоту шва, а также возможность сварки плотных и тонких материалов.

5.2. Среди компактных агрегатов для сварки металлическим электродом в среде инертного газа напряжением 110 В следует отметить агрегат L-TEC MIG 130, рабочий цикл которого составляет 100 % при минимальных настройках силы тока 30 А, а при силе тока 130 А рабочий цикл составляет 25 %. Данный агрегат предназначен для мастерских по ремонту кузовов автомобилей, а также для использования в бытовых условиях.

Преимуществами сварки металлическим электродом в среде инертного газа, помимо основного – не нужно останавливать процесс, чтобы заменить электрод, – являются: возможность сварки из любого положения, не нужно удалять шлак, при этом сварной шов будет намного чище, а брызг будет меньше, сварку можно выполнить намного быстрее, чем при использовании других видов сварки, так как присадочный пруток подается автоматически, причем скорость подачи может регулироваться, что способствует меньшей деформации рабочей поверхности, так как шов подвергается менее концентрированному воздействию тепла. Данный вид сварки идеально подходит для неровных швов или швов с зазорами, при этом вы можете подобрать оптимальную силу тока, толщину проволоки и скорость подачи присадочного прутка, чтобы обеспечить наименьшую деформацию рабочей поверхности, даже при использовании очень тонкого листового металла. На этом преимущества сварки металлическим электродом в среде инертного газа не заканчиваются, они напрямую связаны с тем, как именно вы будете использовать сварочный агрегат; подробнее о данных преимуществах мы поговорим позже.

Существуют три различные технологии переноса металла при помощи оборудования для сварки металлическим электродом в среде инертного газа, однако нас интересует только один из них: сварка короткой дугой или короткая цепь. Другие технологии используются в промышленных масштабах, где сила тока намного выше, а диаметр проволоки намного больше. Большая часть агрегатов для сварки металлическим электродом в среде инертного газа, подходящих для использования в мастерских и в бытовых условиях, работают по технологии короткой дуги, когда расплавленный край проволоки соприкасается со сварочной ванной и создает короткое замыкание, при этом используется проволока диаметром от 6 до 11 мм. Сила тока в данных агрегатах редко превышает 225 А, однако они могут использоваться как для сварки тонких материалов, так и для сварки листового металла толщиной 13 мм, именно поэтому они идеально подходят для использования в бытовых условиях, в ремонтных мастерских, в сельском хозяйстве или для изготовления скульптур из металла.

В технологии короткой дуги к основным компонентам сварочного оборудования относят сварочный агрегат, который включает выпрямитель переменного тока с потенциалом постоянного напряжения и механизмом подачи проволоки, емкостью для защитного газа (в большинстве моделей), сварочный провод, который направляет проволоку, питание и газ к горелке, простую горелку, а также рабочий провод или точку «массы». При выполнении сварного шва, сварщик подносит горелку к рабочей поверхности, пока оголенный проволочный электрод, который выступает из мундштука, не соприкоснется с рабочей поверхностью в месте предполагаемого шва, затем сварщик опускает защитную маску и нажимает на курок горелки.

5.3. Для больших мастерских более подходящим будет сверхмощный агрегат напряжением 220 В, например, изображенный на иллюстрации Migmaster 250, с большей силой тока, более точными настройками, большим рабочим циклом, а также большим количеством различных функций для выполнения оптимальных настроек.

5.4. Компания Miller Electric изготавливает большое количество профессиональных агрегатов для сварки, однако они также предлагают данный агрегат Millermatic 130 с рабочим циклом 25 % при максимальном значении силы тока 130 А, который оптимально подходит для использования в бытовых условиях и в небольших мастерских.

После этого на проволоку подается питание, создавая дугу на рабочей поверхности, при этом воздействие тепла будет четко локализовано. В это время будет подаваться защитный газ, который будет скапливаться над швом, предотвращая попадание посторонних веществ (смотрите иллюстрацию). Технология короткой дуги в действительности представляет собой процесс переменного плавления и неплавления электрода, примерно 90 раз в секунду. Каждый раз, когда провод соприкасается с рабочей поверхностью, он плавится и создает зазор между рабочей поверхностью и собой в момент, когда капля расплавленного металла попадает на рабочую поверхность и смешивается с основным металлом. Постоянное возникновение и прерывание дуги при сварке металлическим электродом в среде инертного газа создает характерный шипящий звук, если скорость подачи проволоки, сила тока и скорость перемещения подобраны должным образом. При сварке используется постоянный ток с обратной полярностью (как и в большинстве профессиональных агрегатов для электродуговой сварки), что обеспечивает более глубокое проплавление металла. Только некоторые агрегаты оснащены функцией включения прямой полярности для выполнения работ, когда необходимо неглубокое проплавление или более важна скорость наплавки и зона действия.

Сварщику необходимо выполнить лишь незначительные настройки агрегата для сварки металлическим электродом в среде инертного газа. Прежде всего, это регулятор напряжения или переключатель для регулировки силы тока, а также регулятор скорости подачи проволоки, который устанавливает режим подачи плавящегося электрода из мундштука (смотрите иллюстрацию). Выбор силы тока зависит во многом от толщины свариваемого металла. В качестве эмпирического приема компания Miller Electric предлагает выполнять следующее вычисление: 1 ампер на каждые 0,02 мм толщины материала. Например, при сварке металлической пластины толщиной 3,1 мм необходима сила тока 125 А, конечно же, это не значит, что для сварки материала толщиной 13 мм необходима сила тока 500 А, так как перед сваркой плотных материалов с них предварительно снимают фаску. Затем, при сварке, прежде всего выполняется проход при заварке корня шва, затем еще несколько проходов. Однако существуют профессиональные сварочные агрегаты, предназначенные для сварки плотных материалов, при этом используется большая сила тока и проволока большего диаметра. Имейте в виду, что это общее правило, при этом другие факторы такие, как скорость подачи проволоки и скорость движения горелки, также влияют на выбор необходимой силы тока. В бытовых агрегатах для сварки металлическим электродом в среде инертного газа, настройки силы тока четко установлены, при этом регулятор может быть оснащен четырьмя положениями, однако скорость подачи проволоки можно регулировать индивидуально на всех агрегатах.

5.5. Провод, ведущий к горелке сварки металлическим электродом в среде инертного газа, от источника тока, до проволочного электрода в среде защитного газа. Конструкция горелки достаточно простая, через нее подается проволока, которая создает короткую дугу на рабочей поверхности, при этом над сварным швом всегда должен быть слой защитного газа.

5.6. В сварочных агрегатах для бытового использования элементов управления на панели очень мало: это переключатель силы тока, а также регулятор скорости подачи проволоки.

Более дорогие профессиональные агрегаты для сварки металлическим электродом в среде инертного газа оснащены реостатом для регулировки силы тока, или, по крайней мере, большим количеством положений переключателя, а также могут иметь дополнительные функции для индивидуальной настройки. Охлаждение горелки в большей части агрегатов для сварки металлическим электродом в среде инертного газа, конечно же, тех, которые предназначены для бытового использования, осуществляется посредством воздуха, хотя некоторые промышленные агрегаты также могут быть оснащены горелками с водяным охлаждением, вследствие использования проволоки большего диаметра и большей силы тока. Давайте рассмотрим внутреннюю конструкцию горелки для сварки металлическим электродом в среде инертного газа. Главный корпус рукоятки содержит переключатель или курок, рукав провода с металлической или пластиковой обмоткой, а также изогнутый патрубок, внутри которого находится направляющая провода и сопло. В мундштуке на проволоку подается питание. Обычно мундштук изготовлен из меди. К тому же мундштук помогает направлять проволоку в центр области защитного газа (смотрите иллюстрацию). Так как именно здесь на провод подается питание, размер мундштука должен соответствовать размеру проволочного электрода, который используется.

5.7. Конструкция горелки для сварки металлическим электродом в среде инертного газа достаточно проста. Внутри расположен рукав, через который проходит проволока, и переключатель, который активирует подачу питания и защитного газа. На изогнутом патрубке крепится мундштук и сопло.

5.8. Проволока должна плотно прилегать к мундштуку, так как именно здесь на проволоку подается питание. Имейте в виду, что мундштук находится в сопле, а провод выступает из него на 12-19 мм.

5.9. Большая часть сопел для сварки металлическим электродом в среде инертного газа просто отворачивается с уплотнительного кольца, таким образом вы сможете получить доступ к мундштуку (указан на иллюстрации стрелкой). Рекомендуется всегда иметь при себе запасное сопло, а также несколько сопел различных размеров в соответствии с размерами мундштуков, которые вы используете чаще всего. В конце концов, проволока приварится к мундштуку, поэтому вам придется отвернуть его, затем отсоединить проволоку и установить новый мундштук.

5.10. Рекомендуется иметь под рукой бокорезы при использовании агрегата для сварки металлическим электродом в среде инертного газа. При этом вы сможете поддерживать соответствующее выступание проволочного электрода из сопла, однако, как только на краю проволоки появится шарик, дугу будет легче создать, если его срезать.

Вследствие неизбежного износа мундштука, а также искрения, которое разрушает его, данный компонент необходимо время от времени заменять, именно поэтому при себе рекомендуется иметь запасные мундштуки тех размеров, которые вы используете чаще всего.

Основной функцией сопла является направление защитного газа. Большая часть агрегатов для сварки металлическим электродом в среде инертного газа оснащены соплами одного размера, однако, при использовании агрегатов в производственных масштабах, используются сопла меньшего размера для выполнения работ при более низкой силе тока или сопла большего размера для выполнения работ при более высокой силе тока (смотрите иллюстрацию). Сопло часто подвергается воздействию брызг, а также отложений, которые накапливаются внутри, во время сварки металлическим электродом в среде инертного газа. Вы можете приобрести специальный инструмент для удаления данного налета, а многие сварщики используют специальный защитный гель или спрей, чтобы обеспечить легкое удаление налета при необходимости (смотрите иллюстрацию). В действительности, если в сопле накопится слишком больше количество отложений, это может негативно повлиять на интенсивность потока защитного газа, который направляется на рабочую поверхность, приводя к снижению качества сварного шва. После чистки вы можете распылить спрей внутрь сопла, чтобы предотвратить дальнейшее накопление отложений. При использовании геля необходимо взять горячую горелку и поместить сопло непосредственно в гель, таким образом, внутри останется защитный слой.