Напівавтоматичне зварювання - процес зварювання, при якому електродний дріт подається з постійною швидкістю в зону зварювання і одночасно в цю ж зону надходить вуглекислий газ, аргон або інший газ, який забезпечує захист розплавленого або нагрітого електродного та основного металів від шкідливого впливу навколишнього повітря. Захисний газ при цьому подається з балона через редуктор.
Крім того, що напівавтоматичне зварювання забезпечує високу якість шва, значно полегшується підпал дуги, різко зростає зручність і швидкість роботи - зварювальник позбавлений необхідності зміни електродів і зачистки швів від шлаку.
Основний принцип зварювання MIG-MAG полягає в тому, що металевий дріт під час зварювання подається автоматично в зону зварювання через зварювальний пальник і розплавляється теплом дуги. У цьому сенсі зварювання MIG-MAG часто називається напівавтоматичним зварюванням, тому що зварювальник зазвичай переміщує пальник уздовж шва вручну. Дріт при цьому методі грає подвійну роль - він є і струмопровідним електродом, і служить присадним матеріалом. Результат (якість) зварювання MIG-MAG в значній мірі залежить від правильності вибору режимів роботи зварювального апарату (напруга дуги, струм, швидкість подачі дроту, швидкість зварювання), а також від правильності вибору і витрати захисного газу (швидкість подачі газу через сопло).
Захисний газ, який подається в зону зварювання через газове сопло, захищає дугу і зварювальну ванну з розплавленим металом. Метал в розплавленому стані хімічно активний і може взаємодіяти з захисним газом. До недавнього часу вуглекислота була найбільш поширеним видом захисного газу для напівавтоматичного зварювання.
Як вже зазначалося вище, метод MIG-MAG може використовуватися для зварювання як низько-, так і високолегованих (неіржавіючих) сталей, а також для зварювання конструкцій з алюмінію і його сплавів. Відносно новим застосуванням методу MIG-MAG є високопродуктивна пайка MIG Brazing в середовищі захисного газу. Причому можливе різне поєднання матеріалів, що з'єднуються: сталь-сталь, мідь-мідь, мідь-сталь та інші.
Листовий матеріал з вуглецевих і низьколегованих сталей успішно зварюють у вуглекислому газі. Листи завтовшки 0,6—1,0 мм зварюють з відбортуванням кромок. Допускається також зварювання без відбортування, але із зазором між кромками не більше 0,3—0,5 мм. Листи завтовшки 1,0—8,0 мм зварюють без оброблення кромок, при цьому зазор між зварюваними кромками не має перевищувати 1 мм. Листи завтовшки 8—12 мм зварюють V-подібним швом, а при великій товщині — Х-подібним швом. Перед зварюванням кромки виробу мають бути ретельно очищені від бруду, фарби, оксидів і окалини. Якнайкращі результати дає зварювання при великій щільності струму, що забезпечує стійкіше горіння дуги, високу продуктивність процесу і зниження втрат металу на розбризкування. Для цього при зварюванні у вуглекислому газі застосовують електродний дріт діаметром 0,5—2,0 мм і виконують зварювання при щільності струму не менше 80 А/мм2 . Зварювальний дріт застосовується з низьковуглецевої сталі з підвищеним умістом кремнію і марганцю марки Св-08ГС, Св-08Г2С.
(Св-08ГС – зварювальний дріт з вмістом вуглецю 0,08%, 1% марганцю і 1% кремнію; Св-08Г2С – зварювальний дріт з вмістом вуглецю 0,08%, 2% марганцю і 1% кремнію)
Поверхня дроту має бути чистою від мастила, антикорозійних покриттів, іржі і забруднень, що порушують стійкість режиму зварювання. Напівавтоматичне зварювання можна вести кутом уперед, пересуваючи пальник справа наліво, і кутом назад, пересуваючи пальник зліва направо. При зварюванні кутом уперед глибина проплавлення менша, вал, що наплавляється, виходить широкий. Такий метод застосовують при зварюванні тонкостінних виробів і при зварюванні сталей, схильних до появи гартівних структур. При зварюванні кутом назад глибина проплавлення більша, а ширина валу дещо зменшується. Кут нахилу пальника щодо вертикальної осі складає 5—15°.
Зі зменшенням діаметра електродного дроту підвищується стійкість горіння дуги, збільшується глибина провару, зменшується розбризкування рідкого металу, зростає коефіцієнт наплавлення, що сприяє підвищенню продуктивності зварювання. Діаметр електродного дроту вибирають залежно від товщини металу в межах 0,5-3 мм.
Для зварювання тонколистового металу використовують дріт діаметром 0,5-1,2 мм. Метал завтовшки 4-12 мм зварюють за два проходи з обох боків без розчищання, завтовшки 15-20 мм — за два-три проходи з кутом розчищання кромок 60° і притупленням 2 -4 мм.
При товщині металу 20-30 мм застосовують двобічне розчищання кромок з кутом 60° і притупленням 2 -4 мм. Метал більшої товщини доцільно зварювати при вузькому щілинному розчищанні кромок за кілька проходів. Зі збільшенням сили зварювального струму збільшується глибина провару, що спричинює зростання частки основного металу у шві.
Ширина шва спочатку збільшується, а потім зменшується.
Силу зварювального струму встановлюють залежно від вибраного діаметра електрода та глибини проплавлення:
Ізв = (80-100) /г, де /г — глибина проплавлення.
Швидкість подачі електродного дроту пов’язана із силою зварювального струму. Її встановлюють з таким розрахунком, щоб у процесі зварювання не могло статися коротке замикання і обрив дуги, а процес плавлення електрода протікав стабільно. Із збільшенням швидкості зварювання зменшуються всі геометричні розміри шва. Вона встановлюється залежно від товщини металу та умов формування шва.
При зварюванні металу великої товщини краще заповнювати розробку кромок більш вузькими валиками на великій швидкості. При дуже великій швидкості зварювання кінець електрода може вийти із зони захисту й окиснитися на повітрі. Мала швидкість зварювання викликає збільшення зварювальної ванни і спричинює утворення пор у металі.
Швидкість зварювання зазвичай становить 15-80 м/год. Якісні з’єднання одержують, якщо товщина металу перевищує: для автоматичного зварювання — 0,5 мм, механізованого — 1 мм; звичайно зварюють метал завтовшки понад 3 мм. Зі збільшенням вильоту електрода погіршується стійкість горіння дуги й формування шва, а також збільшується розбризкування рідкого металу. При зварюванні з дуже малим вильотом електрода погіршується спостереження за процесом зварювання, що спричинює підгорання газового сопла і струмопідвідного контактного наконечника. Крім вильоту електрода, необхідно дотримуватися визначеної відстані від сопла пальника до поверхні металу, тому що зі збільшенням цієї відстані погіршується газовий захист зони зварювання і можливе потрапляння кисню та азоту повітря в розплавлений метал, що призводить до появи газових пор.
Виліт електрода, а також відстань від сопла пальника до поверхні металу встановлюють залежно від вибраного діаметра електродного дроту (табл. 1).
При зварюванні важливо враховувати рід і полярність струму. Зварювання плавким електродом виконують на зворотній полярності. При прямій полярності швидкість розплавлення в 1 ,4 -1,6 раза вища, ніж при зворотній, проте дуга горить менш стабільно, з інтенсивним розбризкуванням, погана якість шва й незадовільне його формування. Витрати вуглекислого газу визначають залежно від вибраного діаметра електродного дроту. На витрати газу впливає також швидкість зварювання, конфігурація виробу й наявність руху повітря в цеху, тобто протяги, вітер тощо. Для покращення газового захисту в таких випадках необхідно збільшувати витрати вуглекислого газу, зменшувати швидкість зварювання, наближати сопло до поверхні металу або використовувати захисні щити. Разом з тим більші витрати вуглекислого газу можуть призвести до значного вигоряння кремнію і марганцю.
Граничні значення вильоту електрода, віддалі від сопла пальника до поверхні металу і витрат газу залежно від діаметра електродного дроту:таб.1
Рис. 1. Схема напівавтомата штовхального типу:
1 — котушка; 2 — механізм для подавання дроту; М — електродвигун; 3 — шланг; 4 — тримач; 5 — дріт; 6 — коробка швидкостей ведучого та притискувального ролика; 7 — притискувальний ролик; 8 — наконечник
Рис. 2. Схема шлангового напівавтомата тягнучого типу:
1 — подавальні ролики; 2 — тримач пальника; 3 — котушка з дротом; 4 — шланг; М — електродвигун протягувального механізму.
Газова апаратура. Застосування в автоматах і напівавтоматах.
Пост для зварювання в захисних газах складається із балона з газом, підігрівача та осушувача, що застосовуються тільки при використанні вуглекислого газу, а також редуктора, витратоміра, газоелектричного клапана і шланга, який з'єднує ці елементи із зварювальним пальником.
Балон - стальна ємність, призначена для зберігання й транспортування стиснутих, зріджених і розчинених газів під тиском. Виготовляють із суцільнотягнутих труб. Коли з балона випускають рідку вуглекислоту, то вона випаровується, а температура газу різко зменшується. Для попередження замерзання вологи в каналах редуктора і заповнення їх льодом, між вентилем балону і редуктором установлюють електричний підігрівач.
Електричний підігрівач складається з корпусу 1,кожуха 2,трубчатого змійовика 3,теплоізоляції 4,і нагрівного елемента 5.На клему 6 подають постійну(20В),або змінну (36В) напругу. Газ проходить через трубчастий змійовик 3 і нагрівається до температури 10-15С.
Наявність навіть невеликої кількості вологи в балоні призводить до різкого збільшення вологості вуглекислого газу при зниженні його тиску. При цьому в металі шва утворюються пори.
Для зниження вологості вуглекислого газу балон після промивання необхідно просушити (продуваючи гарячим повітрям). Для зменшення потрапляння вологи в зону зварювання, вуглекислий газ пропускають через осушувач. Використовуються осушувачі двох видів -- високого і низького тиску.
Осушувачі складаються з корпусу, решіток, фільтрів, вологопоглинача і кришки. Осушувач високого тиску має пружину, призначену для ущільнення вологопоглинача. Фільтри призначені для відокремлення від газу твердих частин. У якості вбирача вологи використовують силікогель, або алюмогліколь, інколи мідний купорос і хлористий кальцій. Вбирач вологи пропарюється при температурі 200-250°С протягом 1-2 год. Осушувач розрахований на осушування 30-35 м3 вуглекислого газу при одній зарядці. Порошок після використання замінюють або прожарюють один раз у 10--15 днів залежно від інтенсивності завантаження зварювального апарата чи напівавтомата.
Осушувач низького тиску, який має значні розміри, встановлюють після понижуючого редуктора. Він не потребує частої заміни вбирача вологи, тож його раціонально застосовувати при централізованому газопостачанні.
Осушувач високого тиску встановлюється до понижуючого редуктора, має малі розміри і вимагає частої заміни вологопоглинача. Це створює певні незручності при роботі.
Редуктор призначений для зниження тиску газу, який відбирають із балона і підтримання цього тиску сталим, незалежно від зниження тиску газу в балоні.
Редуктори-витратоміри серій АР, А, Г, В використовують для фіксації тиску в балоні, тиску після першого ступеня та робочого тиску (за манометром-витратоміром, який вимірює витрати газу у літрах за хвилину).рис.3.3
1.-накидна гайка;2,8-манометри;3-мембрани;4-регулювальний гвинт;5,15-пружини;6-голка;7-камера низького тиску;9,13-калібровані отвори;10-канал;11,16-запірні клапани,12-ніпель;17-сідло;18-підігрівач газу.
Витрати захисного газу фіксуються показами манометра низького тиску газового редуктора.
Витратоміри, або ротаметри призначені для вимірювання й точного контролю витрат газів. Застосовують витратоміри різних типів, найпоширеніші поплавкового й дросельного типу.
Витратомір поплавкового типу складається із скляної трубки, нанесеної шкали і конічного отвору. Ротаметр розташовується строго вертикально широким кінцем отвору догори. Всередині трубки розташовується поплавок, що вільно в ній переміщується. Газ, який проходить знизу догори через трубку, підіймає поплавок доти, поки кільцевий зазор між ним і стінкою трубки не досягне величини, при якій тиск струменю газу врівноважує масу поплавка. Чим більші витрати газу та його щільність, тим вище підіймається поплавок.
Поплавки ротаметрів виготовляють із різних матеріалів.
Витратомір дросельного типу сконструйований на принципі вимірювання перепаду тиску на ділянках до і після дроселюючої діафрагми (Р1 і Р2), який залежить від витрат газу і вимірюється манометрам.
