Varjenje v zaščitnem plinu: načini, tehnologija, uporaba, GOST

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Tehnologije za izvajanje varilnih operacij v zvezi s kovinskimi obdelovanci danes omogočajo doseganje visoke ravni organizacije procesa v smislu varnosti, ergonomije in funkcionalnosti. To dokazuje širjenje polavtomatske in robotske opreme za izvajanje glavnih tehnoloških korakov pri termičnem spajanju delov. Vzporedno s tem naraščajo tudi zahteve po kakovosti šivov. Največji uspeh v tej smeri lahko dosežemo z varjenjem v zaščitnem plinu, ki zagotavlja možnost izolacije delovnega območja pred negativnimi učinki atmosferskega zraka.

Bistvo tehnologije

Postopek varjenja v okolju zaščitnega plina je izpeljanka kombinacije več metod toplotnega delovanja na kovine z možnostjo strukturnega povezovanja obdelovancev. Prvič, ta metoda temelji na metodi obločnega varjenja, ki sama po sebi zagotavlja optimalen nadzor nad elektrodami in površinami ciljnih delov s strukturami. V tej obliki lahko uporabnik zasede poljuben prostorpoložaje z uporabo mobilne in kompaktne opreme. Vse to se nanaša na organizacijsko ergonomijo delovnega dogodka, bistvo elektrokemijskih procesov varjenja v zaščitnem plinu pa razkrivajo posebnosti okolja, v katerem se operacija izvaja. Za začetek je treba poudariti pomen zaščite zvarnega bazena pred negativnimi učinki atmosferskega zraka. Neposreden stik taline gredice s kisikom vodi do tvorbe žlindre na površini, oksidacije prevleke in nenadzorovanega legiranja kovinske strukture. V skladu s tem se za izključitev takšnih učinkov uporabljajo posebni izolatorji - premazi, razsuti materiali, kot sta fluks in plin, ki se vnaša v delovno območje s posebno opremo. Zadnji način zaščite določa značilnosti obravnavanega načina proizvodnje varjenja.

Splošna pravila za varjenje po GOST 14771-76

V skladu z navedenim GOST se ta način varjenja lahko uporablja za izvedbo enostranskih in dvostranskih šivov z uporabo čelnih, vogalnih, tee in prekrivnih spojev. Kar zadeva glavne parametre postopka, vključujejo naslednje:

• Debelina delov - od 0,5 do 120 mm.
• Dovoljena napaka pri varjenju delov debeline 12 mm - od 2 do 5 mm.
• Nagib površine šiva je dovoljen le, če je zagotovljen gladek prehod z enega obdelovanca na drugega.
• Pri varjenju delov z veliko razliko v debelini se predhodno izvede poševnica v smeri od večjega obdelovanca proti majhnemu.
• Vbočenost in konveksnost kotnih zvarov glede natolerance GOST 14771-76 ne smejo biti več kot 30% kraka kota, ki se oblikuje, vendar se hkrati prilegajo znotraj 3 mm.
• Količina dovoljenega zamika robov pred varjenjem med seboj je odvisna od debeline delov. Na primer, v primeru elementov debeline do 4 mm je ta številka približno 0,8-1 mm, in če govorimo o 100 mm surovcih, se bo razdalja odmika morala prilegati 6 mm.

Rabljeni varilni plini

Z vidika varjenja so vsi plinasti mediji razdeljeni na inertne in aktivne. Ker je glavna naloga plinske mešanice izolacijska funkcija, so najbolj dragoceni mediji, ki ne vplivajo na kovino, ki se obdeluje. Takšne zmesi vključujejo inertne enoatomske snovi, kot sta helij in argon. Čeprav je treba v skladu z GOST varjenje v zaščitnih plinih izvajati v okolju ogljikovega dioksida, dovoljene pa so tudi kombinacije z mešanicami kisika. Kar zadeva aktivne pline, lahko vplivajo na kovino tako v staljenem kot v trdnem stanju. Prisotnost plinov v molekularni strukturi kovine na splošno velja za nezaželeno, vendar obstajajo izjeme zaradi posebnosti takšnih kombinacij pod različnimi pogoji.

Narava vpliva plinskega okolja na kovino

Takoj je vredno poudariti negativne učinke plina med obločnim varjenjem na obdelovance. Med hlajenjem in močnim segrevanjem lahko plinaste snovi, raztopljene v molekularni strukturi, povzročijo nastanek por, kar logično zmanjšatrdnostne lastnosti izdelka. Po drugi strani pa so atomi vodika in kisika lahko uporabni pri prihodnjih operacijah dopinga. In pri tem ne omenjamo uporabnosti aktivnega zaščitnega plina pri varjenju avstenitnih zlitin in jekel, ki jih je težko stopiti, če se uporabljajo inertne izolacijske mešanice. Posledično problem za tehnologe ni v izbiri prave mešanice plinov, temveč v ustvarjanju pogojev, ki bi lahko čim bolj zmanjšali škodljive učinke aktivnega plina na zvarni bazen in hkrati ohranili pozitivne učinke topnosti.

Tehnika postopka varjenja

Na obdelovanec in elektrodo se dovaja vir električnega toka, ki bo kasneje uporabljen za ustvarjanje in vzdrževanje varilnega loka. Od trenutka vžiga loka mora operater vzdrževati optimalno razdaljo med elektrodo in oblikovanim zvarnim bazenom, pri čemer je treba upoštevati temperaturne indikatorje in območje, ki ga pokrivajo toplotni učinki. Vzporedno se plin dovaja v delovno območje s pomočjo gorilnika iz priključenega jeklenke. Okoli loka se oblikuje plinska izolacija. Intenzivnost tvorbe šiva bo odvisna od konfiguracije lokacije robov in debeline izdelkov. Praviloma je delež osnovne kovine v strukturi zvara, ki nastane pri varjenju v zaščitnem plinu, 15-35 %. Globina delovnega območja v tem primeru lahko doseže 7 mm, kazalniki njegove dolžine in širine pa od 10 do 30 mm.

Oprema za plinsko varjenje

Nabor naprav za takevrsta operacij je odvisna od načina in formata varilne proizvodnje. Tehnično osnovo neposredno tvorijo polavtomatske naprave, viseče varilne glave, viri energije, usmerniki in kompleksni avtomatski moduli z držali elektrod, ki operaterja maksimalno prihranijo pred izvajanjem tipičnih manipulacij. Danes je poudarek na mehaniziranem varjenju v zaščitnem plinu, katerega infrastrukturo tvorijo tudi plinovod, gorilniki, naprave za priročno postavitev opreme na različne položaje itd. V velikih industrijah so organizirana posebna delovna mesta s potrebnim naborom tehničnih oprema za varjenje. Nasprotno pa optimizirana oblika za izvajanje takšnih nalog doma zahteva uporabo le kompaktnega pretvornika s pretvorniki in plinske jeklenke z opremo za nadzor pretoka.

Dodatki

Dodatna tehnična sredstva in naprave večinoma opravljajo komunikacijo med glavno opremo, omogočajo pa tudi reševanje sekundarnih nalog, ki niso neposredno povezane z varjenjem. Te naprave vključujejo:

• Infrastruktura plinske jeklenke, ki vključuje tuljave, reduktorje, grelnike, ohišje itd.
• Orodje za čiščenje in ločevalniki za odstranjevanje produktov izgorevanja v delovnem območju. To še posebej velja za varilne postopke v zaščitnih plinih z neporabljivo elektrodo, katere talina ni neposredno vključena v strukturo izdelka. Tako med operacijo kot po njejMorda bo potrebno brušenje šivov.
• sušilni stroj. Odstranjuje in uravnava vlago, ki jo vsebuje ogljikov dioksid. Nekakšno sušilno sredstvo, ki deluje pri visokih ali nizkih tlakih.
• Naprave za filtriranje. Čisti plinske tokove neželenih trdnih snovi in zagotavlja čist zvar.
• Merilna oprema. Običajno se merilniki tlaka uporabljajo za sledenje indikatorjem enakih merilnikov tlaka in pretoka plina.

Načini varjenja in njihovi parametri

Pristopi k organizaciji varilnega procesa se v tem primeru razlikujejo po več kriterijih, kar nam na koncu omogoča, da govorimo o razporeditvi različnih načinov delovanja. Metode se na primer razlikujejo glede na načelo tehnične izvedbe naloge - ročno, polavtomatsko in avtomatsko. Pri podrobnejšem izračunu načinov varjenja v zaščitnih plinih se upoštevajo naslednji parametri:

• Tok - razpon od 30 do 550 A. Praviloma večina tipičnih operacij zahteva priključitev virov 80-120 A.
• Debelina elektrode - od 4 do 12 mm.
• Napetost - povprečno 20 do 100 W.
• Hitrost varjenja - od 30 do 60 m/h.
• Poraba mešanice plinov - od 7 do 12 l/min.

Izbira specifičnih indikatorjev je v veliki meri odvisna od vrste kovine, debeline obdelovanca, pogojev delovanja in zahtev za oblikovan spoj.

ročno varjenje

Ključno vlogo pri procesu igrata spretnost operaterja in lastnosti elektrode. Skoraj vsi varilciohranja proces pod svojim nadzorom, usmerja lok glede na delovno površino in spremlja parametre dovoda mešanice plina iz jeklenke. Pri zmogljivosti bosta v ospredje gostota in jakost toka ter dolžina varilne poti. Pri ročnem varjenju v zaščitnem plinu se najpogosteje izvede več prehodov, še posebej, če se obdeluje debel obdelovanec. V drugih primerih je povečanje števila prehodov povezano s potrebo po korekciji zvara, spremembi njegove dolžine in značilnosti navarjanja.

polavtomatsko varjenje

Danes je to najbolj priljubljen način proizvodnje varjenja v zaščitnem okolju. Glavna razlika med to metodo in ročno je prisotnost mehanizacijskih elementov z usmerniki in možnost samodejnega dovajanja žice iz posebne tuljave. Pri polavtomatskem varjenju v zaščitnem plinu operaterja ni treba prekinjati za menjavo potrošnega materiala, vendar je tehnika interakcije loka s površino obdelovanca še vedno odvisna od uporabnika. Operater spremlja proces nastajanja zvarnega spoja, popravlja trenutne parametre, spreminja kot nagiba itd.

Automatsko varjenje

Popolnoma mehaniziran varilni postopek, pri katerem lahko uporabnik le posredno vpliva na dobavne parametre potrošnega materiala, mešanice plinov in praškastega toka. Tehnično delovanje zagotavljajo večnamenske postaje in ploščadi z robotsko opremo. Na visoko specializiranih sodobnih proizvodnih obratih za avtomatsko varjenje v zaščitnem plinuuporablja se tako imenovani traktor, katerega zasnova predvideva vse potrebne funkcionalne enote. To je mobilni stroj, ki se med postopkom varjenja premika vzdolž linije oblikovanja šiva in hkrati vodi zaščitno mešanico v varilno cono. Obvezna komponenta takšnih modulov je krmilna enota, ki na začetku vsebuje nabor algoritmov z dejanji za vsak izvršilni organ.

Sklep

Uporaba metod za zaščito zvarnega bazena pred kisikom omogoča, če ne popolnoma odpravi, pa minimizira značilne napake pri oblikovanju šiva. To velja za pomanjkanje penetracije, razpoke, opekline, povešanje in druge pomanjkljivosti, ki se lahko pojavijo zaradi stika staljene površine obdelovanca z odprtim zrakom. Prednosti varjenja v zaščitnih plinih pred tehniko uporabe fluksa vključujejo odsotnost potrebe po odstranjevanju blata na delovnem območju. Hkrati se ohranijo druge pozitivne lastnosti postopka, kot je možnost vizualnega opazovanja kakovosti nastale spojine. Če govorimo o pomanjkljivostih metode, so njeni negativni dejavniki toplotno in svetlobno sevanje loka, kar zahteva posebne ukrepe za individualno zaščito varilca.