Международные обозначения сварочных процедур (ч.2)
MMA Manual Metal Arc
MMAW Manual Metal Arc Welding ручная дуговая сварка штучными покрытыми электродами
Для того, что мы привыкли называть «аргонодуговой сваркой», существует несколько различных обозначений:
TIG Tungsten Inert Gas дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа; чаще всего используется для указания на ручную сварку
GTA Gas Tungsten Arc указывает на образование дуги при помощи вольфрамового электрода
WIG Wolfram Inert Gas обозначение метода TIG, используемое в немецкоязычной литературе
GTAW Gas Tungsten Arc Welding обозначение, используемое для указания на применение метода TIG при автоматической (роботизированной) сварке
TIG—CW Cold Wire обозначение, используемое для указания на применение метода TIG с подачей нейтральной (холодной) присадочной проволоки
TIG—HW Hot Wire &n bsp; обозначение, используемое для указания на применение метода TIG с подачей электропроводящей (подогретой) присадочной проволоки
TIG—DC Direct Current обозначение, используемое для указания на применение метода TIG на постоянном токе
TIG—AC Alternating Current обозначение, используемое для указания на применение метода TIG на переменном токе
Для «полуавтоматической сварки» также есть несколько различных обозначений:
MIG Metal Inert Gas
MIGW Metal Inert Gas Welding дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного защитного газа с автоматической подачей присадочной проволоки
MAG Metal Active Gas
MAGW Metal Active Gas Welding дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде активного защитного газа с автоматической подачей присадочной проволоки
GMA Gas Metal Arc указывает на образование дуги из ионов металла присадочной проволоки
GMAW Gas Metal Arc Welding обозначение, используемое для указания на применение метода MIG/MAG при автоматической (роботизированной) сварке
FCAW Flux Core Arc Welding дуговая сварка плавящейся порошковой проволокой с автоматической подачей присадочной проволоки; проволока самозащитная или для сварки в среде защитного газа
SAW Submerged Arc Welding
UP Under Pulver обозначение метода SAW, используемое в немецкоязычной литературе
PAW Plasma Arc Welding плазменная сварка (сварка сжатой дугой)
PTAW Plasma Transferred-Arc Welding плазменная сварка дугой прямого действия
Также аббревиатуры плазменной сварки могут быть дополнены обозначениями, идентичными для сварки TIG:
PAW—CW Cold Wire плазменная сварка с подачей нейтральной (холодной) присадочной проволоки
PAW—HW Hot Wire плазменная сварка с подачей электропроводящей (подогретой) присадочной проволоки
PAW—DC Direct Current плазменная сварка на постоянном токе
Система обозначения методов сварки плавлением. Сварка TIG, MIG, MAG, MMA
Сварка является одним из основных технологических процессов современного производства. Трудно представить себе отрасль промышленности, в которой бы не использовались сварочные технологии. В некоторых отраслях доля работ по сварке доходит до 65–70% от общего времени производства.
Современные требования к качеству продукции, диктуемые международными стандартами, не могут не затрагивать сварочного производства. Значительная часть сварочных работ приходится на производство ответственных конструкций и изделий, с весьма жесткими требованиями к качеству сварочных работ.
До 1992 г. советская промышленность практически полностью обеспечивала собственные потребности в электросварочном оборудовании. Лишь в отдельных отраслях (в основном имеющих отношение к оборонному комплексу) или на отдельных предприятиях работало сварочное оборудование иностранного производства. Объем технической информации, получаемой советскими специалистами из зарубежных источников, был очень ограничен, и применение даже той минимальной информации, которую удавалось получить, было весьма проблематичным.
После падения железного занавеса у российских предприятий появилась возможность воспользоваться всей массой технических и технологических знаний, накопленных за рубежом. В первую очередь, это проявилось в возможности приобретать оборудование иностранного производства.
За последнее десятилетие российские инженеры стали более информированы, во многих российских вузах подготовка ведется на уровне лучших зарубежных технических университетов (в том числе это касается и знания иностранных языков).
Получение технической информации на английском или любом другом языке перестало быть трудноразрешимой задачей, а количество такой информации на русском языке постоянно растет, чему во многом способствует издание многими зарубежными производителями оборудования справочной и технической литературы на русском языке, в первую очередь — каталогов на собственную продукцию.
Необходимо, однако, отметить, что в такой специфической области техники, как сварка, неспециалисту порой бывает трудно разобраться. Кроме того, в сварке до сих пор нет жестко установленной системы классификации, в частности, нет единой системы обозначений методов сварки.
Поэтому большинство зарубежных производителей используют общепризнанные английские аббревиатуры, которые и приводятся в настоящей статье.
Аббревиатуры для обозначения вида сварки
Сварка TIG, MIG, MAG, MMA
MMA — Manual Metal Arc — ручная дуговая сварка штучными (покрытыми) электродами. В советской технической литературе обычно использовалось сокращение РДС.
TIG — Tungsten Inert Gas — ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа. Поскольку чаще всего в качестве материала для неплавящихся электродов используется вольфрам, в немецкоязычной литературе используют сокращение WIG (Wolfram Inert Gas);
Следует, однако, заметить, что такое наименование не совсем правильно, потому что при сварке методом TIG в качестве защитного газа могут использоваться также гелий, азот или различные газовые смеси, существует также метод атомно-водородной сварки, схожий по своей физической сущности с методом TIG, кроме того, сварка с использованием аргона в качестве защитного газа может вестись и с применением плавящегося электрода.
При описании оборудования для сварки методом TIG упоминание самого метода сварки обычно дополняют упоминанием рода тока сварки: DC (Direct Current) — постоянный ток — или AC/DC (Alternating Current/Direct Current) — переменный/постоянный ток.
MIG/MAG — Metal Inert/Active Gas — дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного/активного защитного газа с автоматической подачей присадочной проволоки. Это полуавтоматическая сварка в среде защитного газа — наиболее универсальный и распространенный в промышленности метод сварки. Иногда этот метод сварки обозначают GMA (Gas Metal Arc).
Применение термина «полуавтоматическая» не вполне корректно, поскольку речь идет об автоматизации только подачи присадочной проволоки, а сам метод MIG/MAG с успехом применяется при автоматизированной сварке и роботизированной сварке.
Словосочетание «в углекислом газе», к которому привыкли многие специалисты, умышленно опущено, так как при этом методе все чаще используются многокомпонентные газовые смеси, в состав которых помимо углекислого газа могут входить аргон, кислород, гелий, азот и другие газы.
GMAW — Gas Metal Automatic Welding — автоматическая дуговая сварка металлическим электродом (проволокой) в среде защитного газа. Так некоторые производители обозначают автоматизированное (роботизированное) применение метода MIG/MAG.
GTAW — Gas Tungsten Automatic Welding — автоматическая дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа. Обозначение автоматизированного (роботизированного) применения метода TIG. Может осуществляться как с автоматической подачей присадочной проволоки, так и без нее.
SMAW — Submerged Metal Automatic Welding — автоматическая дуговая сварка металлическим электродом (проволокой) под слоем флюса.
FCAW — Flux Core Arc Welding — дуговая сварка плавящейся порошковой проволокой (самозащитной или в среде защитного газа) с автоматической подачей присадочной проволоки. Метод может быть осуществлен в собственно «полуавтоматическом» варианте, а также при автоматизированном (роботизированном) применении.
Orbital Welding — орбитальная сварка. Под этим термином понимается автоматическая дуговая сварка кольцевых неповоротных швов с помощью специальных сварочных горовок или самоходных механизмов. При этом обычно применяют методы GTAW (TIG) или GMAW (MIG/MAG).
Надеемся, что эта классификация поможет специалистам, занятым в металлообрабатывающем производстве, в работе.
СОДЕРЖАНИЕ
Разработка
Вариант переноса струйной дуги был разработан в начале 1960-х годов, когда экспериментаторы добавляли небольшое количество кислорода в инертные газы. Совсем недавно был применен импульсный ток, что привело к появлению нового метода, называемого импульсной сварочной дугой.
Оборудование
Сварочная горелка и устройство подачи проволоки
Устройство подачи проволоки подает электрод к изделию, продвигая его по каналу к контактному наконечнику. Большинство моделей обеспечивают постоянную скорость подачи проволоки, но более совершенные машины могут изменять скорость подачи в зависимости от длины дуги и напряжения. Некоторые механизмы подачи проволоки могут достигать скорости подачи до 30 м / мин (1200 дюймов / мин), но скорости подачи для полуавтоматической GMAW обычно находятся в диапазоне от 2 до 10 м / мин (75-400 дюймов / мин).
Стиль инструмента
Источник питания
В большинстве случаев дуговой сварки в газе используется источник постоянного напряжения. В результате любое изменение длины дуги (которое напрямую связано с напряжением) приводит к значительному изменению подводимого тепла и тока. Более короткая длина дуги вызывает гораздо большее тепловложение, что заставляет проволочный электрод плавиться быстрее и, таким образом, восстанавливать исходную длину дуги. Это помогает операторам поддерживать постоянную длину дуги даже при ручной сварке с помощью ручных сварочных пистолетов. Для достижения аналогичного эффекта иногда используется источник постоянного тока в сочетании с устройством подачи проволоки, управляемым напряжением дуги. В этом случае изменение длины дуги заставляет регулировать скорость подачи проволоки для поддержания относительно постоянной длины дуги. В редких случаях источник питания постоянного тока и устройство постоянной скорости подачи проволоки могут быть объединены, особенно для сварки металлов с высокой теплопроводностью, таких как алюминий. Это дает оператору дополнительный контроль над подводом тепла к сварному шву, но требует значительных навыков для успешной работы.
Переменный ток редко используется с GMAW; вместо этого используется постоянный ток, и электрод обычно заряжен положительно. Поскольку анод имеет тенденцию иметь большую концентрацию тепла, это приводит к более быстрому плавлению питающей проволоки, что увеличивает проплавление и скорость сварки. Полярность может быть изменена только при использовании специальных электродных проводов с эмиссионным покрытием, но поскольку они не пользуются популярностью, отрицательно заряженный электрод используется редко.
Электрод
Защитный газ
Также доступны защитные газовые смеси из трех или более газов. Смеси аргона, углекислого газа и кислорода продаются для сварки сталей. Другие смеси добавляют небольшое количество гелия к комбинациям аргон-кислород. Утверждается, что эти смеси обеспечивают более высокое напряжение дуги и скорость сварки. Гелий также иногда служит базовым газом с добавлением небольшого количества аргона и диоксида углерода. Однако, поскольку он менее плотен, чем воздух, гелий менее эффективен для защиты сварного шва, чем аргон, который плотнее воздуха. Это также может привести к проблемам со стабильностью дуги и проникновению, а также к увеличению разбрызгивания из-за гораздо более энергичной дуговой плазмы. Гелий также значительно дороже других защитных газов. Другие специализированные и часто патентованные газовые смеси требуют еще больших преимуществ для конкретных применений.
Несмотря на то, что он ядовит, следы оксида азота могут использоваться для предотвращения образования еще более опасного озона в дуге.
Трехмерная печать на основе GMAW
Операция
Техника
Важно поддерживать относительно постоянное расстояние контакта наконечника до рабочей поверхности (расстояние вылета ). Чрезмерный вылет может привести к преждевременному расплавлению проволочного электрода, вызывая разбрызгивание дуги, а также может вызвать быстрое рассеивание защитного газа, что ухудшит качество сварного шва. Напротив, недостаточный вылет может увеличить скорость накопления брызг внутри сопла пистолета и в крайних случаях может вызвать повреждение контактного наконечника пистолета. Расстояние вылета различается в зависимости от процесса сварки GMAW и применения.
Качественный
В GMAW основной причиной пористости является захват газа в сварочной ванне, который возникает, когда металл затвердевает до выхода газа. Газ может поступать из-за примесей в защитном газе или на заготовке, а также из-за слишком длинной или сильной дуги. Как правило, количество захваченного газа напрямую связано со скоростью охлаждения сварочной ванны. Из-за более высокой теплопроводности алюминиевые сварные швы особенно чувствительны к более высокой скорости охлаждения и, следовательно, к дополнительной пористости. Чтобы его уменьшить, заготовка и электрод должны быть чистыми, скорость сварки уменьшена, а ток должен быть достаточно высоким, чтобы обеспечить достаточный подвод тепла и стабильный перенос металла, но достаточно низким, чтобы дуга оставалась устойчивой. Предварительный нагрев также может помочь снизить скорость охлаждения в некоторых случаях за счет уменьшения температурного градиента между областью сварного шва и основным металлом.
Безопасность
Режимы переноса металла
Три режима переноса в GMAW: шаровое, короткое замыкание и распыление. Существует несколько признанных разновидностей этих трех режимов переноса, включая модифицированное короткое замыкание и импульсное распыление.
Шаровидный
GMAW с глобулярным переносом металла считается наименее желательным из трех основных вариантов GMAW из-за его тенденции к высокому нагреву, плохой поверхности сварного шва и разбрызгиванию. Первоначально этот метод был разработан как экономичный способ сварки стали с использованием GMAW, поскольку в этом варианте используется диоксид углерода, менее дорогой защитный газ, чем аргон. К его экономическим преимуществам добавлялась высокая скорость наплавки, обеспечивающая скорость сварки до 110 мм / с (250 дюймов / мин). По мере того, как сварочный шов выполняется, шарик расплавленного металла от электрода имеет тенденцию нарастать на конце электрода, часто неправильной формы с большим диаметром, чем сам электрод. Когда капля окончательно отделяется под действием силы тяжести или короткого замыкания, она падает на заготовку, оставляя неровную поверхность и часто вызывая разбрызгивание. В результате большой капли расплава процесс обычно ограничивается плоскими и горизонтальными положениями сварки, требует более толстых заготовок и приводит к большей сварочной ванне.
Короткое замыкание
Дальнейшие разработки в области сварки стали с помощью GMAW привели к варианту, известному как перенос короткого замыкания (SCT) или GMAW с короткой дугой, при котором ток ниже, чем при глобулярном методе. В результате более низкого тока значительно снижается тепловложение для варианта с короткой дугой, что позволяет сваривать более тонкие материалы, уменьшая при этом величину деформации и остаточного напряжения в зоне сварного шва. Как и при шаровидной сварке, расплавленные капли образуются на кончике электрода, но вместо того, чтобы падать в сварочную ванну, они перекрывают зазор между электродом и сварочной ванной в результате более низкой скорости подачи проволоки. Это вызывает короткое замыкание и гаснет дугу, но она быстро возобновляется после того, как поверхностное натяжение сварочной ванны отрывает валик расплавленного металла от наконечника электрода. Этот процесс повторяется примерно 100 раз в секунду, благодаря чему дуга кажется постоянной для человеческого глаза. Этот тип переноса металла обеспечивает лучшее качество сварного шва и меньшее разбрызгивание, чем шаровое изменение, и позволяет выполнять сварку во всех положениях, хотя и с более медленным нанесением сварочного материала. Установка параметров процесса сварки (вольт, ампер и скорость подачи проволоки) в относительно узком диапазоне имеет решающее значение для поддержания стабильной дуги: обычно от 100 до 200 ампер при 17-22 вольтах для большинства применений. Кроме того, использование переноса короткой дуги может привести к отсутствию плавления и недостаточному проплавлению при сварке более толстых материалов из-за более низкой энергии дуги и быстрого замерзания сварочной ванны. Как и шаровидный вариант, его можно использовать только на черных металлах.
Перенос холодного металла
Для тонких материалов используется технология Cold Metal Transfer (CMT), уменьшающая ток при регистрации короткого замыкания, производя много капель в секунду. CMT можно использовать для алюминия.
Спрей
Перенос распылением GMAW был первым методом переноса металла, использованным в GMAW, и хорошо подходил для сварки алюминия и нержавеющей стали с использованием инертного защитного газа. В этом процессе GMAW металл сварочного электрода быстро проходит по стабильной электрической дуге от электрода к заготовке, что по существу устраняет разбрызгивание и приводит к высококачественной отделке сварного шва. Когда ток и напряжение увеличиваются за пределами диапазона передачи короткого замыкания, перенос металла сварочного электрода переходит от более крупных глобул через мелкие капли к испаренному потоку при самых высоких энергиях. Поскольку этот вариант переноса парообразным распылением в процессе сварки GMAW требует более высокого напряжения и тока, чем перенос короткого замыкания, и в результате более высокого тепловложения и большей площади сварочной ванны (для данного диаметра сварочного электрода) он обычно используется только на заготовки толщиной более 6,4 мм (0,25 дюйма).
Импульсный спрей
Вариант режима переноса распылением, импульсное распыление, основано на принципах переноса распылением, но использует пульсирующий ток для плавления присадочной проволоки и позволяет одной маленькой капле расплава падать с каждым импульсом. Импульсы позволяют снизить средний ток, уменьшая общее тепловложение и тем самым уменьшая размер сварочной ванны и зоны термического влияния, позволяя сваривать тонкие детали. Импульс обеспечивает стабильную дугу и отсутствие брызг, так как не происходит короткого замыкания. Это также делает процесс пригодным почти для всех металлов, а также позволяет использовать более толстую электродную проволоку. Меньшая сварочная ванна делает вариацию более универсальной, позволяя выполнять сварку во всех положениях. По сравнению с GMAW с короткой дугой этот метод имеет несколько более низкую максимальную скорость (85 мм / с или 200 дюймов / мин), и для этого процесса также требуется, чтобы в качестве защитного газа использовался в основном аргон с низкой концентрацией диоксида углерода. Кроме того, для этого требуется специальный источник питания, способный выдавать импульсы тока с частотой от 30 до 400 импульсов в секунду. Однако этот метод приобрел популярность, поскольку требует меньшего тепловложения и может использоваться для сварки тонких заготовок, а также цветных металлов.
Сравнение с дуговой сваркой порошковой проволокой
Считается, что порошковая проволока имеет некоторые преимущества для сварки на открытом воздухе на объекте, поскольку шлейф защитного газа с меньшей вероятностью будет унесен ветром, чем защитный газ из обычного сопла. Небольшой недостаток заключается в том, что, как при сварке SMAW (электродной сваркой), на сварной валик может осаждаться некоторый флюс, что требует более тщательной очистки между проходами.
Сварочные аппараты с флюсовой сердцевиной наиболее популярны на уровне любителей, поскольку они немного проще, но в основном потому, что они избегают затрат на подачу защитного газа либо через арендованный баллон, либо из-за высокой стоимости одноразовых баллонов.
Принцип GMAW-сварки
1. Подача защитного газа
Основные принципы GMAW-сварки
Струйная дуга
Струйная дуга представляет собой относительно интенсивную дугу между сварочной проволокой и свариваемым изделием. Металл с конца проволоки на поверхность сварочной ванны переходит через дугу в форме непрерывной струи мельчайших капель. Такая дуга почти не образует брызг и обеспечивает глубокое проникновение присадочного металла в основной. Скорость наплавления высокая. Сварка такой дугой рекомендуется для материалов толщиной свыше 3 мм.
Короткая дуга
Сварка короткой дугой еще называется переходом металла через короткие замыкания. При таком способе сварки металл переходит не через дугу, а благодаря коротким замыканиям между проволокой и свариваемой деталью. Конец проволоки касается изделия и сразу же увеличивается сила тока, отплавливая каплю присадочного материала.
Поскольку капля отплавляется, снова образуется дуга, нагревая конец проволоки и основной металл до тех пор, пока новая порция проволоки не будет подана и не прикоснется к свариваемой поверхности.
Благодаря этому сварка короткой дугой прекрасно подходит для сварки листового металла и для заделки больших зазоров в плохо совмещенных соединениях. А быстрое застывание наплавления позволяет использовать этот способ сварки в любом положении в пространстве.
Поддержание дуги
Все виды дуговой сварки основываются на том, что электрическая дуга плавит поверхность свариваемой детали (соединение) и присадочный материал, который вводится в сварочную ванну. В процессах, когда дуга возбуждается между присадочным материалом, который непрерывно подается в дугу, и поверхностью изделия, длина дуги и таким образом напряжение должны поддерживаться на постоянном уровне, чтобы сделать ровный шов. Этого можно достичь двумя путями:
При сварке покрытыми электродами (MMAW) задача сварщика заключается в том, чтобы подавать электрод согласно варианту 1, в то время как источник питания подает ток постоянной силы.
При GMAW-сварке оба параметра управляются агрегатом, поэтому от сварщика не требуется мастерство, но зато большие требования предъявляются к оборудованию.
