Газовая металлическая сварка

Распылитель переноса GMAW

Сварка газовой металлической дуги ( GMAW ), иногда называемая его подтипами металлического инертного газа ( MIG ) и металлическим активным газом ( MAG ) - это процесс сварки , в котором образуется электрическая дуга между расходным проволочным электродом и металлообрабатывающим заготовкой (и) заготовкой из металлов (ов) , который нагревает металл (ы) заготовки, заставляя их сплаться (расплавлять и присоединиться). Наряду с проволочным электродом, экранирующий газ питается через сварочный пистолет, который защищает процесс от загрязнения атмосферы.

Процесс может быть полуавтоматическим или автоматическим. Постоянное напряжение , источник питания постоянного тока чаще всего используется с GMAW, но системы постоянного тока , а также чередовый ток могут использоваться . Существует четыре основных метода переноса металла в GMAW, называемых шаровидным, коротким замыкающим, спрей и импульсным расклеиванием, каждый из которых обладает различными свойствами и соответствующими преимуществами и ограничениями.

Первоначально разработанный в 1940-х годах для сварки алюминия и других непредвиденных материалов , GMAW вскоре применялся к сталям, поскольку он обеспечивал более быстрое время сварки по сравнению с другими процессами сварки. Стоимость инертного газа ограничивала его использование в сталях до нескольких лет спустя, когда использование полуинтерных газов, таких как углекислый газ, стало обычным явлением. Дальнейшие события в течение 1950 -х и 1960 -х годов дали процессу больше универсальности, и в результате он стал высокопоставленным промышленным процессом. Сегодня GMAW является наиболее распространенным процессом промышленной сварки, предпочитаемым своей универсальностью, скоростью и относительной легкостью адаптации процесса к роботизированной автоматизации. В отличие от процессов сварки, которые не используют экранирующий газ, такие как экранированная металлическая дуговая сварка , он редко используется на открытом воздухе или в других областях движущегося воздуха. Связанный процесс, сварка дуговой сетки потока , часто не использует экранирующий газ, но вместо этого использует электродную проволоку, которая является пустой и заполненной потоком .

Разработка

Принципы сварки газовой металлической дуги начали пониматься в начале 19 -го века после того, как Хамфри Дэви обнаружил короткие импульсные электрические дуги в 1800 году. Василий Петров независимо произвел непрерывную электрическую дугу в 1802 году (после чего Дэви после 1808 года). Лишь в 1880 -х годах эта технология развивалась с целью промышленного использования. Сначала углеродные электроды использовались в сварке углеродной дуги . К 1890 году металлические электроды были изобретены Николаем Слановинов и Кл Гроб . В 1920 году ранний предшественник GMAW был изобретен PO Nobel of General Electric . Он использовал постоянный ток с обнаженным электродом и использовал дуговое напряжение для регулирования скорости подачи. Он не использовал экранирующий газ для защиты сварного шва, поскольку разработки в сварке атмосферы не состоялись до позднего десятилетия. В 1926 году был выпущен другой предшественник GMAW, но он не подходил для практического использования.

В 1948 году GMAW был разработан Мемориальным институтом Баттелле . Он использовал электрод меньшего диаметра и источник постоянного напряжения, разработанный He Kennedy . Он предлагал высокую скорость осаждения, но высокая стоимость инертных газов ограничивала его использование нерушимыми материалами и предотвратила экономию затрат. В 1953 году было разработано использование углекислого газа в качестве сварочной атмосферы, и оно быстро приобрело популярность в GMAW, поскольку она сделала сварочную сталь более экономичной. В 1958 и 1959 годах была высвобождена изменение GMAW с короткосом органом, что увеличило универсальность сварки и сделала возможным сварку тонких материалов, полагаясь на небольшие электродные провода и более усовершенствованные источники питания. Это быстро стало самым популярным вариацией GMAW.

Изменение переноса распылителя было разработано в начале 1960-х годов, когда экспериментаторы добавили небольшое количество кислорода в инертные газы. Совсем недавно был применен импульсный ток, что привело к новому методу, называемому пульсированным вариациям спрея-арт.

GMAW является одним из самых популярных методов сварки, особенно в промышленных средах. Он широко используется в отрасли листового металла и автомобильной промышленности. Там метод часто используется для точечной сварки дуги , замены заклепок или точечной сварки сопротивления . Он также популярен для автоматизированной сварки , где роботы обрабатывают заготовки и сварочный пистолет для ускорения производства. GMAW может быть трудно хорошо выполнять на открытом воздухе, так как черновики могут рассеять экранирующий газ и позволять загрязняющим веществам в сварку; Сварка дуги Flux лучше подходит для наружного использования, например, в строительстве. Аналогичным образом, использование GMAW защищающего газа не поддается подводной сварке , которая чаще выполняется с помощью экранированной металлической дуговой сварки , сварки дуги с поток или газовой вольфрамовой сварки .

Оборудование

Чтобы выполнить сварку газовой металлической дуги, основным необходимым оборудованием представляет собой сварочный пистолет, фиксаторный блок, блок питания сварки , проволоку сварного электрода и подачу защитного газа .

Сварка пистолета и проводной подачи

GMAW TORCH

1. Ручка факела
2. Фенольный диэлектрик (показан белым) и вставка с резьбой металлической гайки (желтый)
3. Экранирующий газовый диффузор
4. Контактный совет
5. Выходная поверхность сопла

GMAW на нержавеющей стали

Сварная станция инертного инертного газа (ME)

Типичный сварочный пистолет GMAW имеет ряд ключевых деталей - переключатель управления, контактный наконечник, кабель питания, газовый сопло, кабелепровод для электродов и лайнер и газовый шланг. Переключатель управления или триггер при нажатии оператором инициирует подачу проволоки, электроэнергию и поток экранирующего газа, что приводит к удару электрическую дугу. Контактный наконечник, обычно изготовленный из меди , а иногда и химически обработанного для уменьшения брызги, подключен к источнику сварки питания через кабель питания и передает электрическую энергию в электрод, направляя его в область сварного шва. Он должен быть твердо защищен и правильный размер, поскольку он должен позволить электроду проходить при поддержании электрического контакта. На пути к контактному наконечнику проволока защищена и направляется электродным трубопроводом и лайнером, которые помогают предотвратить изгиб и поддерживать непрерывную подачу проволоки. Газовое сопло направляет экранирующий газ равномерно в зону сварки. Непоследовательный поток не может адекватно защитить площадь сварного шва. Большие форсунки обеспечивают больший поток экранирования газа, который полезен для сварки с высоким содержанием тока, которые развивают больший пул сплайт -сварной шва. Газовый шланг из резервуаров защищающего газа снабжает газ в сопло. Иногда в сварочном пистолете также встроен водяной шланг, охлаждая пистолет в высокой температуре.

Блок подачи проводов поставляется электродом в работу, проводя его через трубопровод и на контактный контакт. Большинство моделей обеспечивают проволоку при постоянной скорости подачи, но более продвинутые машины могут варьировать скорость подачи в ответ на длину дуги и напряжение. Некоторые питатели для проводов могут достигать скорости подачи до 30 м/мин (1200 дюймов/мин), Но скорости корма для полуавтоматического GMAW обычно варьируются от 2 до 10 м/мин (75 - 400 дюймов/мин).

Стиль инструмента

Наиболее распространенным держателем электрода является полуавтоматический держатель с воздушным охлаждением. Сжатый воздух циркулирует через него, чтобы поддерживать умеренную температуру. Он используется с более низкими уровнями тока для сварочных или прикладных соединений . Вторым наиболее распространенным типом держателя электрода является полуавтоматический водный охлаждение, где единственное отличие состоит в том, что вода занимает место воздуха. Он использует более высокие уровни тока для сварки Т или угловых суставов. Третий типичный тип держателя - это автоматический держатель электрода с водяным охлаждением, который обычно используется с автоматизированным оборудованием.

Источник питания

Большинство применений сварки газовой металлической дуги используют постоянный источник питания напряжения. В результате любое изменение длины дуги (которое напрямую связано с напряжением) приводит к значительному изменению теплового входа и тока. Более короткая длина дуги вызывает гораздо больший тепловой вход, что делает проволочный электрод быстрее плавить и тем самым восстанавливает исходную длину дуги. Это помогает операторам поддерживать длину дуги, даже когда вручную сварки с помощью ручной сварки. Чтобы достичь аналогичного эффекта, иногда источник мощности постоянного тока используется в сочетании с контролируемым дуговым устройством подачи провода. В этом случае изменение длины дуги заставляет приспособленную скорость подачи провода для поддержания относительно постоянной длины дуги. В редких обстоятельствах может быть связан постоянный источник мощности тока и единица скорости подачи постоянной проволоки, особенно для сварки металлов с высокой теплопроводностью, такими как алюминий. Это дает оператору дополнительный контроль над входом на тепло в сварку, но требует значительного навыка для успешного выполнения.

Чередственный ток редко используется с GMAW; Вместо этого используется постоянный ток, и электрод, как правило, положительно заряжен. Поскольку анод , как правило, имеет большую тепловую концентрацию, это приводит к более быстрому плавлению подачи провода, что увеличивает проникновение сварки и скорость сварки. Полярность может быть изменена только тогда, когда используются специальные электродные провода с эмиссионным покрытием, но, поскольку они не популярны, используется отрицательно заряженный электрод.

Электрод

Электрод представляет собой проволоку с сплава металлического сплава , называемая проволокой MIG, выбор, сплава и размер которого основан в основном на составе металла, сварного, используемого изменения процесса, конструкции соединения и условий поверхности материала. Выбор электрода сильно влияет на механические свойства сварного шва и является ключевым фактором качества сварного шва. В общем, готовый металл сварного шва должен обладать механическими свойствами, аналогичными свойствам основного материала, без дефектов, таких как разрывы, увлеченные загрязняющие вещества или пористость в сварке. Для достижения этих целей существует широкий спектр электродов. Все коммерчески доступные электроды содержат дексидирующие металлы, такие как кремний , марганец , титан и алюминий в небольшом проценте, чтобы помочь предотвратить пористость кислорода. Некоторые содержат денитрийные металлы, такие как титан и цирконий , чтобы избежать пористости азота. В зависимости от изменения изменения процесса и сварки основного материала диаметры электродов, используемых в GMAW, обычно варьируются от 0,7 до 2,4 мм (0,028 - 0,095 дюйма), но может быть до 4 мм (0,16 дюйма). Наименьшие электроды, как правило, до 1,14 мм (0,045 дюйма) связаны с процессом переноса металлов с коротким циркусом, в то время как наиболее распространенные электроды процесса переноса распыления, обычно составляют не менее 0,9 мм (0,035 дюйма).

Экранирующий газ

Основная статья: экранирующий газ

Схема GMAW:

1. Сварочный факел
2. Заготовка
3. Источник питания
4. Проводная подача
5. Источник электрода
6. Экранирование подачи газа

Экранирующие газы необходимы для сварки газовой металлической дуги, чтобы защитить площадь сварки от атмосферных газов, таких как азот и кислород , которые могут вызвать дефекты слияния, пористость и охлаждение металлов сварки, если они вступают в контакт с электродом, дугой или сваркой металл Эта проблема общей для всех процессов сварки дуговых сварений; Например, в более старом процессе сварки дуговой сварки экранированного металла (SMAW) электрод покрыт твердым потоком, который развивает защитное облако углекислого газа при расплавленной дуге. В GMAW, однако, электродный провод не имеет поточного покрытия, и для защиты сварного шва используется отдельный экранирующий газ. Это устраняет шлак, жесткий остаток от потока, который накапливается после сварки и должен быть отключен, чтобы раскрыть завершенный сварной шар.

Выбор экранирующего газа зависит от нескольких факторов, что наиболее важно от типа сварного материала, и используется изменение процесса. Чистые инертные газы, такие как аргон и гелий, используются только для неплозной сварки; С сталью они не обеспечивают адекватного проникновения сварного шва (аргона) и не вызывают ошибочную дугу и поощряют Spatter (с гелий). Чистый углекислый газ , с другой стороны, обеспечивает глубокие сварные швы с глубоким проникновением, но поощряет образование оксида, что отрицательно влияет на механические свойства сварного шва. LTS низкая стоимость делает его привлекательным выбором, но из -за реакционной способности дуговой плазмы Spatter неизбежна, а тонкие материалы сварки сложно. В результате аргон и углекислый газ часто смешивают в смеси 75%/25% до 90%/10%. Как правило, в коротком замыкании GMAW более высокое содержание диоксида углерода увеличивает тепло и энергию сварного шва, когда все другие параметры сварки (вольт, ток, тип электрода и диаметр) удерживаются одинаково. По мере увеличения содержания углекислого газа увеличивается более чем на 20%, перенос GMAW распыления становится все более проблематичным, особенно при меньших диаметрах электродов.

Аргон также обычно смешивается с другими газами, кислородом, гелия, водородом и азотом. Добавление до 5% кислорода (например, более высокие концентрации углекислого газа, упомянутые выше), может быть полезным при сварке из нержавеющей стали, однако в большинстве применений предпочтительнее углекислого газа. Увеличение кислорода заставляет экранирующий газ окислять электрод, что может привести к пористости в отложении, если электрод не содержит достаточных дексидизаторов. Чрезмерный кислород, особенно при использовании в применении, для которого он не предписан, может привести к хрупкости в зоне воздействия на тепло. Смеси аргона-гилера чрезвычайно инертны и могут использоваться на непредвидных материалах. Концентрация гелия 50–75% повышает необходимое напряжение и увеличивает тепло в дуге из -за более высокой температуры ионизации гелия. Водород иногда добавляется в аргона в небольших концентрациях (до примерно 5%) для сварки никеля и толстых изготовлений из нержавеющей стали. В более высоких концентрациях (до 25% водорода) он может использоваться для сварки проводящих материалов, таких как медь. Тем не менее, его не следует использовать на стали, алюминиевом или магнете, потому что он может вызвать пористость и водородное охрупцию .

Также доступны экранирующие газовые смеси трех или более газов. Смеси аргона, углекислого газа и кислорода продаются для сварочных сталей. Другие смеси добавляют небольшое количество гелия в комбинации аргона-кислорода. Предполагается, что эти смеси обеспечивают более высокие дуговые напряжения и скорость сварки. Гелий также иногда служит базовым газом, с добавлением небольшого количества аргона и углекислого газа. Однако, поскольку он менее плотный, чем воздух, гелий менее эффективен при защите сварного шва, чем аргона, что плотнее, чем воздух. Это также может привести к проблемам стабильности дуги и проникновения, а также к увеличению брызга из -за гораздо более энергичной дуговой плазмы. Гелий также значительно дороже, чем другие защитные газы. Другие специализированные и часто проприетарные газовые смеси требуют еще больших преимуществ для конкретных приложений.

Несмотря на то, что это ядовитые, следовые количества оксида азота еще более хлопотного озона могут быть использованы, чтобы предотвратить образование в дуге.

Желательная скорость потока экранирующего газа зависит в первую очередь от геометрии сварного шва, скорости, тока, типа газа и режима переноса металла. Сварные плоские поверхности требуют более высокого потока, чем материалы для сварки, поскольку газовые диспергируют быстрее. Более быстрые скорости сварки, как правило, означают, что должно быть предоставлено больше газа, чтобы обеспечить адекватное покрытие. Кроме того, более высокий ток требует большего потока, и, как правило, для обеспечения адекватного охвата требуется больший гелий, чем если использовать аргон. Возможно, самое главное, что четыре первичные вариации GMAW имеют различные требования к потоку защиты газа - для небольших бассейнов сварки коротких режимов и импульсных спрей, около 10 л /мин (20 футов ³ / h ), как правило, подходит, тогда как для глобулярного переноса около 15 л/ мин (30 футов ³ /h) предпочтительнее. Изменение переноса распыления обычно требует большего потока защитного газа из-за его более высокого теплового входа и, следовательно, большего пула сварных шва. Типичные количество газовых потоков составляют приблизительно 20–25 л/мин (40–50 футов ³ /час).

3-D печать на основе GMAW

GMAW также использовался в качестве недорогого метода для трехмерных печатных металлических объектов. Различные 3-D с открытым исходным кодом были разработаны для использования GMAW. Такие компоненты, изготовленные из алюминия, конкурируют с более традиционно изготовленными компонентами по механической прочности. Сформируя плохой сварку на первом слое, отпечатанные детали GMAW 3-D могут быть удалены из подложки молотком.

Операция

Сварная площадь GMAW:

1. Направление путешествия
2. Контактная трубка
3. Электрод
4. Экранирующий газ
5. Расплавленный сварной металл
6. Затвердевший сварной металл
7. Заготовка

Для большинства своих применений газовая металлическая дуговая сварка является довольно простым процессом сварки, требующего не более недели или двух для освоения базовой техники сварки. Даже когда сварка выполняется хорошо обученными операторами, качество сварки может колебаться, поскольку это зависит от ряда внешних факторов. Все GMAW опасны, хотя, возможно, менее чем некоторые другие методы сварки, такие как экранированная металлическая дуговая сварка .

Техника

Методы, необходимые для успешного сварки с процессом GMAW, не являются сложными, причем большинство людей могут достичь разумного мастерства за несколько недель, предполагая надлежащую подготовку и достаточную возможность для создания практических сварных швов. Как и в случае со многими другими ручными навыками, опыт и практика приведут к тому, что сварка (оператор) развивает высокий уровень мастерства. Поскольку большая часть процесса автоматизирована, GMAW снимает сварка бремени поддержания точной длины дуги, а также для кормления металла наполнителя в лужу сварного шва (зона слияния) по правильной скорости, которые являются координированными операциями, которые требуются в других Процессы сварки ручного сварки, такие как экранированная металлическая дуга (сварка «палки»).

Успешное производство сварного шва с процессом GMAW требует, чтобы Weldor поддерживал правильную ориентацию оружия по сравнению с сварным соединением ( сварной сварной площадкой ), а также поддерживал равномерную скорость перемещения вниз по соединению, чтобы создать адекватное проникновение и накопление сварных изделий. Движение вдоль сустава также может потребовать «ткацкого» компонента для создания звукового сварного шва, особенно при сварке вертикально или над головой. Во время обучения сварки -ученикам рекомендуется наблюдать за притяжным краем лужи сварки, а не дуги, чтобы выяснить, что они продвигаются по соединению с оптимальной скоростью.

Ориентация оружия относительно сварного шва важна, поскольку она влияет на то, как энергия дуги направлена ​​на составные части. В идеальном сварке будет достигнуто 100 -процентное проникновение, которое в сочетании с накоплением сварной шерсти будет производить сварной швар, который теоретически сильнее, чем составные части. На практике полное проникновение не достигается и на самом деле может быть нежелательным. Тем не менее, проникновение будет самым глубоким, когда проволочный электрод точно перпендикулярно поверхности, сварной. Кроме того, осаждение металла наполнителя, которое происходит от плавления проволочного электрода, будет иметь тенденцию быть равномерным с проволокой в ​​перпендикулярном.

На практике перпендикулярность не всегда идеальна или даже достижима, если только не сварка горизонтального прикладного соединения. Следовательно, пистолет обычно будет ориентироваться, поэтому проволока разделит угла между двумя поверхностями, соединенными. Например, если сварка на филе 90 градусов, угол провода 45 градусов должен привести к наилучшему проникновению и осаждению наполнителя. С другой стороны, горизонтальный колентный соединительный шарнир выиграл бы от менее капризного угла, чтобы направить больше энергии дуги в нижнюю часть и меньшую энергию в край верхней части, в основном, чтобы избежать таяния края.

Угол перемещения, или угол свинца, является углом пистолета относительно направления движения вдоль соединения, и, как правило, он должен оставаться примерно вертикальным. Большинство оружия разработаны таким образом, чтобы, когда сцепление (ручка) была параллельностью рабочей поверхности, приведет подходящий угол свинца. Тем не менее, лучший угол будет варьироваться в зависимости от различных типов защиты газа и способа, которым они рассеиваются. С чистыми инертными газами, например, прямым аргоном, дно факела часто немного немного перед верхней частью, в то время как обратное верно, когда сварка атмосфера представляет собой углекислый газ.

поддерживать относительно стабильное расстояние контакта с наконечником до работы ( расстояние в выставке Важно ). Чрезмерная вытока может привести к тому, что проволочный электрод расплавляется слишком далеко от сварного шва, вызывая разрывающуюся дугу, неглубокое проникновение и плохое осаждение. Чрезмерная трасса может также привести к тому, что экранирующий газ не будет адекватно покрывать зону слияния, что приводит к атмосферному загрязнению и пористую и необоснованному сварку.

Напротив, недостаточное количество удара может увеличить скорость, с которой Spatter нарастает внутри форсунки пистолета и, в крайних случаях, может привести к повреждению контактного наконечника пистолета из-за провода «сжигания» в наконечник. Burn-Back, в свою очередь, может привести к тому, что проволока застряет в кончике и остановит двигаться, что приведет к тому, что «птичий гнездо» (куча провода) в механизме проволоки в сварщике. Правильное расстояние отдачи будет варьироваться в зависимости от различных процессов и применений GMAW, причем более короткое расстояние в выставке часто используется в вертикальной и верхней сварке.

Позиционная сварка, то есть сварка вертикальных или верхних суставов, может потребовать использования метода ткачества для обеспечения надлежащего отложения сварного шва и проникновения. Позиционная сварка осложняется тенденцией для расплавленного металла выходить из лужи («капелька сварного шва»), особенно проблема с накладными суставами. Weld Drip приведет к кратеру и подорванию, где бусин должен смешиваться с базовыми металлами, что приведет к слабому сварку и риску растрескивания на краю шарика. Плетение постоянно перемещает зону слияния вокруг, чтобы ограничить количество металла, нанесенного в любой точке. Поверхностное натяжение затем помогает сохранить расплавленный металл в луже, пока он не сможет затвердеть. В некоторых случаях для достижения удовлетворительного сварного шва может потребоваться более высокая, чем нормная скорость потока газа. Развитие навыков положения положения занимает опыт, но обычно осворуется большинством сварщиков до достижения статуса подмастерья .

Вертикальный сварка может начаться в нижней части сустава, продолжаться вверх, или начать сверху и работать вниз. Техника восходящего вверх имеет тенденцию производить более глубокое проникновение и теоретически сильное сварное ведро. Тем не менее, существует повышенная тенденция к капельке сварного шва, что приводит к вышеупомянутому кратеру и подрезанию, можно избежать с помощью надлежащей техники ткачества. Некоторое увеличение Spatter также может быть проблемой. С другой стороны, процедура нисходящего вниз менее подвержена сварке и, как правило, производит более плавные и более привлекательные сварные швы, но с меньшим проникновением. Ниг вверх, как правило, считается предпочтительным методом с тяжелыми секциями, хотя использование чистого углекислого газа при сварке с низким и среднеуглеродным сталией с техникой нисходящего вниз может увеличить проникновение без чрезмерного ухудшения внешнего вида.

Помимо обладания хорошими навыками обработки оружия, Weldor должен знать, как правильно настроить сварщика (машина) в соответствии с характеристиками сварки, используемого типа провода и защитного газа (ES), а в некоторых случаях ориентация сустава для сварки. Такая конфигурация включает в себя установку напряжения, скорость кормления проволоки и скорость потока газа, а также использование правильного сопла оружия для достижения надлежащего диспергирования газа.

Со временем сварка приведет к накоплению брызга внутри форсунки, которая в достаточном количестве будет влиять на рассеивание газа, что, возможно, приведет к необработанным сварным швам. Следовательно, Weldor должен будет периодически чистить сопло и наконечник, чтобы удалить Spatter. Использование анти-всплывшего соединения на сопло и наконечника часто может замедлить скорость наращивания. Анти-распакочное соединение продается как в банке в виде пасты (часто называемой в торговле как «наконечник»), так и в аэрозоле в качестве спрея. Сварды могут использовать последний продукт, чтобы предотвратить накопление брызг на самом сварке, а также на джиге, который удерживает компоненты сварки.

Качество

Две из наиболее распространенных проблем с качеством в GMAW - это Dross и пористость . Если не контролироваться, они могут привести к более слабым, менее пластичным сварным швам. Dross является особенно распространенной проблемой в сварных швах GMAW, обычно вытекающих из частиц оксида алюминия или нитрида алюминия, присутствующих в электроде или основе. Электроды и заготовки должны быть считываются проволочной щеткой или химически обработаны, чтобы удалить оксиды на поверхности. Любой кислород в контакте с бассейном сварного шва, будь то из атмосферы или экранирующего газа, также вызывает Dross. В результате необходим достаточный поток инертных газов, и следует избегать сварки в движущемся воздухе.

В GMAW основной причиной пористости является захват газа в бассейне сварки, что происходит, когда металл затвердевает до того, как газ уходит. Газ может исходить из примесей в экранирующем газе или на заготовке, а также от чрезмерно длинной или насильственной дуги. Как правило, количество захваченного газа напрямую связано со скоростью охлаждения бассейна сварки. Из -за более высокой теплопроводности алюминиевые сварные швы особенно подвержены большей скорости охлаждения и, следовательно, дополнительной пористости. Чтобы уменьшить его, заготовка и электрод должны быть чистыми, скорость сварки уменьшилась, а ток устанавливается достаточно высоко, чтобы обеспечить достаточный тепловой вход и стабильный перенос металла, но достаточно низкий, чтобы дуга оставалась устойчивой. Предварительное нагревание также может помочь снизить скорость охлаждения в некоторых случаях за счет снижения градиента температуры между площадью сварного шва и основным металлом.

Безопасность

Дуговая сварка в любой форме может быть опасной, если правильные меры предосторожности не принимаются. Поскольку GMAW использует электрическую дугу, сварщики должны носить подходящую защитную одежду, в том числе тяжелые перчатки и защитные куртки с длинным рукавом, чтобы свести к минимуму воздействие самой дуги, а также интенсивную тепло, искры и горячий металл. Интенсивное ультрафиолетовое излучение дуги может привести к повреждению, похожим на солнечные ожоги, а также состояние, известное как дуговой глаз , воспаление роговицы или глаза в случае длительного воздействия, необратимое повреждение сетчатки . Обычные сварочные шлемы содержат темные лицевые пластины для предотвращения этого воздействия. Более новые конструкции шлема оснащены жидкокристаллической пластиной, которая самооткрашивается при воздействии дуги. Прозрачные сварные шторы, изготовленные из пластиковой пленки поливинилхлорида , часто используются для защиты близлежащих работников и свидетелей от воздействия дуги.

Сварщики часто подвергаются воздействию опасных газов и воздушных твердых частиц . GMAW производит дым, содержащие частицы различных типов оксидов , а размер частиц имеет тенденцию влиять на токсичность паров. Меньшие частицы представляют большую опасность. Концентрации углекислого газа и озона могут оказаться опасными, если вентиляция неадекватна. Другие меры предосторожности включают в себя удержание горючих материалов вдали от рабочего места и наличие рабочего огнетушителя поблизости.

Режимы переноса металла

Три режима переноса в GMAW являются шаровидными, короткометражными и спрей. Существует несколько распознанных вариаций этих трех режимов переноса, включая модифицированные короткометражные и импульсные.

Глобулярный

GMAW с глобулярным переносом металла считается наименее желательным из трех основных вариаций GMAW, из -за его тенденции производить высокую тепло, плохую поверхность сварного шва и разбрызгивание. Первоначально этот метод был разработан как экономичный способ сварки стали с использованием GMAW, потому что в этом вариации используется углекислый газ, менее дорогой экранирующий газ, чем аргон. В дополнение к его экономическому преимуществу было высокое показатель осаждения, что позволило скорости сварки до 110 мм/с (250 дюймов/мин). По мере того, как сварной шерный шарик из расплавленного металла из электрода имеет тенденцию накапливаться на конце электрода, часто в нерегулярных формах с большим диаметром, чем сам электрод. Когда капля, наконец, отсоединяется либо по гравитации, либо в короткой заслуге, она падает на заготовку, оставляя неровную поверхность и часто вызывая брызги. В результате большого расплавленного капли процесс, как правило, ограничивается плоскими и горизонтальными положениями сварки, требует более толстых заготовков и приводит к большему бассейну сварки.

Короткий кружок

Дальнейшие события в сварной стали с GMAW привели к изменению, известном как перенос короткого замыкания (SCT) или короткометражный GMAW, в котором ток ниже, чем для глобулярного метода. В результате более низкого тока тепловой вход для изменений с короткосом органом значительно уменьшается, что позволяет сварению более тонких материалов, уменьшая количество искажений и остаточного напряжения в области сварного шва. Как и в глобулярной сварке, расплавленные капли образуются на кончике электрода, но вместо того, чтобы падать в бассейн сварки, они соединяют зазор между электродом и бассейном сварки в результате более низкой скорости подачи проводов. Это вызывает короткий замыкание и погашает дугу, но быстро восстанавливается после того, как поверхностное натяжение бассейна сварного шва стягивает расплавленную металлическую шарику с наконечника электрода. Этот процесс повторяется примерно в 100 раз в секунду, что делает дугу постоянной для человеческого глаза. Этот тип переноса металла обеспечивает лучшее качество сварного шва и меньше разбрызгивания, чем глобулярное изменение, и позволяет сварки во всех положениях, хотя и с более медленным осаждением сварного материала. Установка параметров процесса сварки (Volt, AMP и скорость подачи проводов) в относительно узкой полосе имеет решающее значение для поддержания стабильной дуги: обычно от 100 до 200 ампер при 17-22 вольт для большинства применений. Кроме того, использование передачи с короткосором может привести к отсутствию слияния и недостаточного проникновения при сварке более толстых материалов, из-за более низкой энергии дуги и быстро заморозить бассейн сварного шва. Как глобулярное изменение, его можно использовать только на металлах железа.

Холодный металл перенос

Для тонких материалов перенос холодного металла (CMT) используется путем уменьшения тока при регистрации короткого замыкания, что дает много капель в секунду. CMT может быть использован для алюминия.

Спрей

Gray Transfer GMAW был первым методом переноса металла, использованным в GMAW, и хорошо подходил для сварки алюминия и нержавеющей стали при использовании инертного экранирующего газа. В этом процессе GMAW металл сварного электрода быстро передается вдоль стабильной электрической дуги от электрода до заготовки, по существу исключая Spatter и приводя к высококачественной сварной отделке. По мере того, как ток и напряжение увеличиваются за пределами диапазона переноса короткого замыкания, перенос переноса металла сварного шва с более крупными шариками через небольшие капли в испарированный поток при самых высоких энергиях. Поскольку это испаренное изменение переноса распыления процесса сварного шва GMAW требует более высокого напряжения и тока, чем перенос короткого замыкания, и в результате более высокого теплового входа и большей площади бассейна сварки (для данного диаметра электрода шва), он обычно используется только на Заготовки толщины выше около 6,4 мм (0,25 дюйма).

Кроме того, из-за большого бассейна сварного шва, он часто ограничивается плоским и горизонтальным положением сварки, а иногда также используется для сварных швов вертикали. Как правило, это не практично для сварных швов корневого прохода. Когда меньший электрод используется в сочетании с более низким тепловым входом, его универсальность увеличивается. Максимальная скорость осаждения для Gray Arc Gmaw относительно высока - около 600 мм/с (1500 дюймов/мин).

Пульсированная сплавка

Изменение режима переноса распылителя, импульсная сплава основана на принципах переноса распыления, но использует пульсирующий ток, чтобы расплавлять проволоку наполнителя и позволить одной малой расплавленной капельке падать с каждым импульсом. Импульсы позволяют среднему току быть ниже, уменьшая общий тепловой вход и тем самым уменьшая размер бассейна сварных шва и зоны, затронутой теплом, при этом позволяя сварки тонких заработков. Импульс обеспечивает стабильную дугу и без брызга, так как не происходит короткого замыкания. Это также делает процесс подходящим для почти всех металлов, а также можно использовать более толстый электрод -проволоку. Меньший бассейн сварного шва дает вариацию большей универсальности, что позволяет сварке во всех положениях. По сравнению с коротким дуговым GMAW, этот метод имеет несколько более медленную максимальную скорость (85 мм/с или 200 дюймов/мин), и процесс также требует, чтобы экранирующий газ был главным образом аргоном с низкой концентрацией углекислого газа. Кроме того, для этого требуется особое источник питания, способный обеспечивать текущие импульсы с частотой от 30 до 400 импульсов в секунду. Тем не менее, этот метод приобрел популярность, поскольку он требует более низкого тепла и может использоваться для сварки тонких заработков, а также непредвиденных материалов.

Сравнение с сваркой дуги с подачей на проводку

Основная статья: сварка дуговой сварки с потоком

Для простоты и переносимости была разработана сварка для самоотчечения без или газа . проводки Это позволяет избежать газовой системы обычного GMAW и использует провод, содержащий твердый поток. Этот поток испаряется во время сварки и производит шлейф защитного газа. Хотя это описано как «поток», это соединение имеет небольшую активность и действует в основном как инертный щит. Провод имеет немного большего диаметра, чем для сопоставимого сварного шва, чтобы обеспечить место для потока. Наименьший доступный имеет диаметр 0,8 мм по сравнению с 0,6 мм для твердой проволоки. Пар щита немного активен, а не инертный, поэтому процесс - это всегда магии, но не MIG (инертный газовый щит). Это ограничивает процесс стальным, а не алюминиевым.

Эти газовые машины работают как DCEN, а не DCEP, обычно используемый для твердого провода GMAW. DCEP, или DC Electrode, превращает сварочную проволоку в положительно заряженный анод , который является более горячей стороной дуги. При условии, что он переключается с DCEN на DCEP, для проводной проволочной корзины также может использоваться машина для питания с газой.

Считается, что проволока с потоком обладает некоторыми преимуществами для сварки на открытом воздухе на месте, так как шлейф для защиты от газа с меньшей вероятностью будет взорван в ветру, чем щито-газ от обычного сопла. Небольшой недостаток заключается в том, что, как и сварка Smaw (Stick), на сварной шерсти может быть некоторый поток, требующий большего процесса очистки между проходами.

Сварные машины с потоком наиболее популярны на уровне любителей, так как машины немного проще, но в основном потому, что они избегают стоимости обеспечения газа щита, либо через арендованный цилиндр, либо с высокой стоимостью одноразовых цилиндров.

Смотрите также

• Сварка дуговой сварки
• Список процессов сварки

Библиография

• Американское сварочное общество (2004). Сварка Справочник, процессы сварки, часть 1 . Майами: Американское сварочное общество. ISBN  978-0-87171-729-0 .
• Андерс, А. (2003). «Отслеживание происхождения дуговой плазменной науки-II. Ранние непрерывные разряды» (PDF) . IEEE транзакции на плазменной науке . 31 (5): 1060–9. Bibcode : 2003itps ... 31.1060a . doi : 10.1109/tps.2003.815477 . S2CID   11047670 .
• Кэри, Говард Б.; Helzer, Scott C. (2005). Современные сварки . Верхняя Седл Ривер, Нью -Джерси: Пирсон Образование. ISBN  978-0-13-113029-6 .
• Крейг, Эд (1991). Газовая металлическая дуга и поток Параметры сварки . Чикаго: Weldtrain. ISBN  978-0-9753621-0-5 .
• Дэвис, Артур Кирилл (2003). Наука и практика сварки . Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-43566-6 .
• Джеффс, Ларри Ф. (1997). Сварка: принципы и приложения . Cengage Learning. ISBN  978-08-2738-240-4 .
• Калпакджян, сероп; Шмид, Стивен Р. (2001). Производственное проектирование и технологии . Прентис Холл. ISBN  978-0-201-36131-5 .
• Линкольн Электрик (1994). Справочник по процедуре дуговой сварки . Кливленд: Линкольн Электрик. ISBN  978-99949-25-82-7 .
• Miller Electric Mfg Co (2012). Руководство для сварки газовой металлической дуги (GMAW) (PDF) . Appleton, WI: Miller Electric Mfg Co. Архивировал из оригинала (PDF) 2015-12-08.
• Надзам, Джефф, изд. (1997). Рекомендации по сварке газовой металлической дуги (PDF) . Линкольн Электрик. Архивировано из оригинала (PDF) 2015-07-01 . Получено 2015-01-06 .
• Тодд, Роберт Х.; Аллен, Делл К.; Алтинг, Лео (1994). Процессы производства Справочное руководство . Нью -Йорк: промышленная пресса. ISBN  978-0-8311-3049-7 .
• Weman, Klas (2003). Справочник по сварке . Нью -Йорк: CRC Press LLC. ISBN  978-0-8493-1773-6 .

Дальнейшее чтение

• Тупой, Джейн; Балчин, Найджел С. (2002). Здоровье и безопасность в сварке и союзных процессах . Кембридж, Великобритания: Вудхед. ISBN  978-1-85573-538-5 .
• Хикс, Джон (1999). Сварная совместная дизайн . Промышленная пресса. ISBN  978-0-8311-3130-2 .
• Минник, Уильям Х. (2007). Учебник по сварке газовой арки . Парк Тинли: Goodheart - Willcox . ISBN  978-1-59070-866-8 .
• Тенденции в сварке исследования . Материал Парк, штат Огайо: ASM International. 2003. ISBN  978-0-87170-780-2 .

Внешние ссылки

• Руководство по процессу ESAB
• OSHA Safety and Health Themics- Сварка, резка и паялка
• Ставки формирования Fume в сварке газовой металлической дуги - исследовательская статья из сварочного журнала 1999 года

• [1]