Недостатки этого способа – низкая производительность и плохое качество реза, который характеризуется большими неровностями и натеками металла с обратной стороны.
При воздушно-дуговой и кислородно-дуговой резке металл расплавляется теплом электрической дуги, а затем выдувается из зоны реза сжатым воздухом или струей кислорода. При этом небольшая часть металла сгорает в кислороде. Этот способ применяют для удаления дефектных мест под заварку и разделительной резки листов из нержавеющей стали толщиной до 20 мм. Резку проводят на постоянном токе угольным (графитовым) электродом с помощью специальных резаков. Подача сжатого воздуха обычно боковая под давлением 0,4–0,5 МПа. Струя кислорода подается к месту реза параллельно угольному или графитовому электроду, иногда применяют специальные плавящиеся трубчатые электроды с подачей кислорода через внутреннее отверстие.
Резка плазменной струей основана на расплавлении металла в месте реза и его выдувании потоком плазмы. Плазменную струю используют для резки металла толщиной от долей до десятков миллиметров. Благодаря высокой температуре и большой кинетической энергии плазменной струи такой резке подвергаются практически все металлы.
Технология дуговой сварки полуавтоматом
Дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде защитного инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки (MIG/MAG – Metal Inert/Active Gas)[17] является наиболее употребимым методом в Европе, США и Японии. Его популярности способствуют высокая производительность и простая возможность автоматизации процесса сварки.
Технология сварки полуавтоматом несколько отличается от простой дуговой. Главное отличие – это безопасность техники и автоматизация процесса. Благодаря тому, что металлическая проволока во время сварки подается автоматически в зону сварки через сварочный пистолет, MIG/MAG часто называют полуавтоматической сваркой, так как обычно сварщик перемещает горелку вдоль шва вручную. Если при ручной дуговой сварке всю работу выполняет человек, то здесь требуются меньшие усилия.
Сварка MIG/MAG была изобретена в США в 1948 г. Изначально в ней использовались только инертные газы или аргон, содержащий лишь небольшие доли активных компонентов (например, кислорода). С 1953 г. в СССР вместо дорогостоящих инертных газов стали применять дешевый активный газ, а именно диоксид углерода (СО2). До недавнего времени углекислота являлась наиболее распространенным видом защитного газа для полуавтоматической сварки. Сейчас наилучшим видом защитного газа для сварки стальных конструкций считаются сварочные смеси Ar + CO2.
Кромки свариваемого изделия расплавляются дугой, горящей между изделием и плавящейся электродной проволокой, непрерывно поступающей в дугу (рис. 36). Проволока одновременно служит и токопроводящим электродом, и присадочным материалом. Дуга расплавляет проволоку и кромки изделия, образуя сварочную ванну. Дуга, металл сварочной ванны, плавящийся электрод и кристаллизующийся шов защищены от воздействия окружающей среды газом, подаваемым в зону сварки горелкой. По мере перемещения дуги сварочная ванна кристаллизуется, образуя сварной шов.
Метод MIG/MAG может использоваться для сварки как низко-, так и высоколегированных (нержавеющих) сталей, а также для сварки конструкций из алюминия и его сплавов. При этом обеспечивается высокое качество сварных соединений разнообразных металлов и их сплавов разной толщины, особенно при сварке в инертных газах из-за малого угара легирующих элементов. Эта технология обеспечивает высокую производительность сварочного процесса в различных пространственных положениях с хорошим качеством швов и низкую стоимость при использовании активных защитных газов.
Относительно новым применением этого метода является высокопроизводительная пайка MIG/MAG в среде защитного газа. Причем возможно различное сочетание соединяемых материалов: железо – железо, медь – медь, медь – железо и пр.
Рис. 36. Схема сварки MIG/MAG:
1 – изделие; 2 – капли электродного металла; 3 – металл шва; 4 – шлак; 5 – расплавленный металл; 6 – сварочная дуга; 7 – сопло горелки; 8 – поток защитного газа; 9 – сварочная проволока; 10 – механизм подачи сварочной проволоки
Принципиальная схема и особенности полуавтоматической сварки
Современные производители выпускают много разного оборудования для сварки. Но, независимо от производителя и марок, принцип работы у всех полуавтоматов один: они дают сварочный ток, подают проволоку и регулируют поток газа.
Сварочные полуавтоматы бывают компактными или универсальными. У компактного устройства источник питания, управление и устройство подачи проволоки размещены в одном корпусе (рис. 37). Радиус действия равен длине пакета шлангов горелки и составляет 3–5 м в зависимости от диаметра используемого проволочного электрода. У универсального полуавтомата устройство подачи проволоки размещается отдельно в кожухе и связано с источником тока и устройством управления с помощью промежуточного кабеля. Его можно установить рядом с изделием, благодаря чему радиус действия увеличится на 10–20 м по сравнению с компактным устройством. Подающий проволоку механизм может быть тянущим, толкающим или универсальным, т. е. выполнять сразу две функции.
Рис. 37. Схема подключения сварочного полуавтомата:
1 – баллон с защитным газом; 2 – регулятор давления и расхода газа; 3 – рукав газовый; 4 – сварочный полуавтомат; 5 – сварочная проволока; 6 – пакет шлангов; 7 – горелка; 8 – провод массы с зажимом; 9 – изделие
Источник питания понижает высокое напряжение сети и обеспечивает подачу требуемого тока высокой силы даже в случае короткого замыкания. Так как при сварке MIG/MAG используется только постоянный ток, в качестве источников тока применяются только выпрямители и инверторы (принцип их действия был описан выше в главе «Источники сварочного тока»).
Для того чтобы соответствовать особым требованиям различных производственных задач, источники питания должны быть регулируемыми. У простых устройств для сварки MIG/MAG регулирование производится с помощью расположенного с первичной стороны трансформатора ответвления обмотки и переключателя ступеней обмоток трансформатора. В более дорогих источниках питания установка тока происходит в выпрямительной части с помощью управляемых вентилей (тиристоров). Некоторые аппараты сварки MIG/MAG оснащаются инверторами в качестве источников питания.
Качество сварки MIG/MAG в значительной мере зависит от правильности выбора режимов работы сварочного аппарата (напряжение дуги, ток – скорость подачи проволоки, скорость сварки), а также от правильности выбора и расхода защитного газа (скорость подачи газа через сопло). Для регулировки расхода защитного газа целесообразно использовать редукторы с расходомерами поплавкового вида.
В устройстве подачи проволоки проволочный электрод с помощью подающих роликов подается к месту сварки в соответствии со скоростью его расплавления. При этом электрод вытягивается с катушки и проводится по пакету шлангов, на конце которого расположена горелка. Для этого перед подающими роликами расположен направляющий мундштук, приводящий проволоку в нужное положение, а позади роликов, в начале пакета шлангов, – приемный мундштук для проволоки. Установки механизированной сварки оснащаются еще и промежуточным направляющим устройством, устраняющим предварительный изгиб проволоки, возникающий вследствие наматывания ее на катушку.
Подающие ролики приводятся в движение электродвигателем постоянного тока с плавно регулируемой установкой скорости вращения. В современных устройствах для регулируемой сварки скорость подачи проволоки измеряется тахометром и регулируется вне зависимости от нагрузки. При сварке MIG/MAG скорость подачи проволоки, как правило, составляет от 2 до 20 м/мин, а в высокопроизводительных аппаратах и больше.
В пакет шлангов входят все необходимые виды проводки, т. е. электропроводка, шланг для подачи защитного газа, шланг подачи проволоки, управляющая линия, а у устройств, рассчитанных на высокие значения силы тока, – также подача и отвод охлаждающей жидкости. У аппаратов с водяным охлаждением электропроводка находится в линии рециркуляции воды. Поэтому сечение проводки может быть меньше, чем в аппаратах без охлаждения, а пакет шлангов становится более гибким.
