Справочник строителя | Сварочное оборудование

Виды сварки: TIG, MIG-MAG и MMA

Без сварки не смогли появиться современные электронные устройства, производственное оборудование, рабочие инструменты, строительные конструкции. Полезно разобраться в технологии, чтобы выучиться на сварщика, устроиться на работу инженером или оказывать услуги TIG, MIG/MAG, MMA на собственном предприятии. Специалисты “НПО “ГКМП” рассказывают об основах сварочного производства и принимают заказы на изготовление высокотехнологичного оборудования.

Сварка — прогрессивный метод соединения металла, изобретатели и рационализаторы регулярно регистрируют патенты. Сейчас используют более полусотни технологий, которые отличаются техникой выполнения, областью распространения, производительностью, затратами, требованиями к сварочному оборудованию и расходным материалам.

Если рассматривать энергетическое воздействие, различают три группы: термические, термомеханические и механические процессы. В каждом случае образуется прочное соединение на молекулярном уровне.

В термическом классе наибольшее распространение получили методы газовой и дуговой сварки, используемые на любом производстве. Рассмотрим подробнее второй вариант. При дуговой сварке неразъемные швы образуются в результате технологических переходов: нагрева, плавления и деформации краев. По мере остывания стык затвердевает и упрочняется.

Причины популярности дуговой сварки: простой процесс, контролируемый результат, высокая скорость, доступное оборудование и расходные материалы, универсальное применение. На заводах производят сварочные аппараты профессионального, бытового и полупрофессионального назначения. Цеха оснащают ручными устройствами, полуавтоматами, автоматизированными линиями.

Сварщик — перспективная профессия, мастера своего дела хорошо зарабатывают. При ручной сварке качество шва зависит от квалификации специалиста. Чтобы освоить базовые приемы, требуется минимум времени. Сварщики, которых ценят на производстве, закончили профильное учебное заведение, длительное время работают, регулярно повышают квалификацию.

Компоненты электродуговой сварки MIG/MAG, TIG и MMA

Рабочий инструмент — дуга преобразует электрическую энергию в тепло, которое плавит металл. Поток из горелки представляет собой столб движущихся электронов и газового облака. В точке контакта дуги с заготовкой образуется кратер сварочной ванны — анодное пятно размером 0,01 мм.

Основные компоненты технологической операции — электроды и сварочное оборудование: инверторы, выпрямители или трансформаторы. Силовые агрегаты подключают к сети: бытовые — 220 В, профессиональные — 380 В. Агрегаты преобразуют электрическую энергию в соответствии с требованиями технологического процесса (переменный или постоянный ток, величина тока и напряжения) и обеспечивают устойчивое горение дуги.

В месте контакта электрической дуги и заготовки изменяется агрегатное состояние материала. Твердый металл превращается в кипящую жидкость. Участок, где находится расплав, называют сварочной ванной. Когда поток электронов перемещают на шаг подачи, происходит обратное преобразование. Металл остывает и кристаллизуется, образуется сварной шов.

Сварочные электроды

Ассортимент стержней из токопроводящих сплавов насчитывает более 200 наименований. Изделия отличаются конструкцией, составом и назначением. Качество электродов влияет на зажигательную способность и стабильность горения дуги.

Более половины номенклатуры — плавящиеся и неплавящиеся стержни для ручной дуговой сварки. Во времена СССР технологическую операцию называли по начальным буквам — РДС, сегодня используют аббревиатуру из латинских символов — MMA.

Основное отличие электродов заключается в пределе текучести материала. Первый тип изделий во время работы плавятся, формирует соединение и уменьшается по длине. Когда один стержень израсходован, в держатель вставляют другой элемент.

У неплавящихся электродов температуре плавления больше аналогичного параметра сварочной дуги. С целью упрочнить шов токопроводящие стержни применяют вместе с присадочным материалом, который подают в рабочую зону. Иногда при выполнении работ используют защитные газы, предотвращающие окисление металла при нагреве. Как с присадочным материалом, газообразную среду направляют на анодное пятно.

Рассмотрим три популярных метода соединения металлов электрической дугой. Отличия заключаются в уровне сложности, производительности, рабочей среде, способе защиты сталей и сплавов от окисления, конструкции и принципах работы электродов.

Manual Metal Arc

Во всех методах сварки качество соединения зависит от защищенности нагретого металла от окисления.

Ручная дуговая сварка — самая простая технология создания неразъемных соединений, которую используют новички и опытные специалисты, для собственных потребностей и в производственных условиях.

Выпускают два типа плавящихся стержней MMA: без покрытия и с тонким слоем специальной обмазки на сердечнике — спрессованной порошкообразной смеси горючих веществ разного химического состава. Рутиловое, основное, кислотное или целлюлозное покрытие предупреждает попадание вредных соединений в рабочую зону. Изделия отличаются назначением (для соединения высоколегированных или углеродистых сталей), окислительной способностью, легкостью отделения шлака, быстротой розжига, возможностью работать без удаления нагара, эстетической привлекательностью шва.

Электрод для ручной дуговой сварки участвует в нескольких процессах: поддерживает электрическую дугу, подводит тепловую энергию к заготовке, сгорает (является расходным материалом), участвует в образовании шва. Штучные стержни и проволоку изготавливают из меди, стали, алюминия.

Неплавящиеся электроды MMA при горении выделяют защитный газ. Вещество обволакивает место сварки и препятствует окислению металла в сварочной ванне. Стержни изготавливают из графита, угля, вольфрама, других тугоплавких материалов.

Качество шва определяется режимом работы (силой и полярностью тока, скоростью ведения инструмента), уровнем внутренних напряжений, свойствами обрабатываемых материалов (свариваемостью стали), квалификацией специалиста.

Организация процесса сварки РДС

При ручной сварке мастер направляет расплавленный электрод в рабочую зону, перемещает инструмент вдоль линии соединения, контролирует ширину и качество шва. Движения могут быть разными, в зависимости от удобства и индивидуальных предпочтений человека: прямо, по спирали, углом назад или вперед, полумесяцем, елочкой.

Наиболее востребованное оборудование для работы MMA — классические трансформаторы, простые в эксплуатации, непритязательные к условиям хранения, доступные по цене. Агрегат работает при низком напряжении и при большом токе.

К достоинствам сварочных выпрямителей относят обеспечение стабильного режима (устойчивого горения), высокий КПД, надежность, безопасность работы сварщика (металл не разбрызгивается). Установка преобразует входное переменное напряжение в постоянный низковольтный ток. По сравнению с трансформатором, меньше потребление электричества и расход плавящегося материала (проволоки).

Преимущества инверторов MMA — удобство работы (малый вес и габариты), сила тока регулируется в широком диапазоне, подходит для дуговой сварки переменным и постоянным током. Предусмотрена функция горячего старта, защита от короткого замыкания, форсаж дуги (не прилипает электрод к поверхности материала).

Достоинства и недостатки Manual Metal Arc

В торговых сетях РФ представлен огромный ассортимент расходных материалов и аппаратов любого уровня сложности, импортного и отечественного производства. Преимущество ручной дуговой сварки заключается в универсальности, удобстве и доступности мест, которые другими методами соединить невозможно.

В строительных супермаркетах и специализированных магазинах продают токопроводящие стержни для разных материалов: чугуна, черных и цветных металлов. Универсальными электродами соединяют конструкции из низколегированной и углеродистой стали. Производители выпускают изделия специального назначения, например, для сварки алюминия.

При выполнении РДС сварщик выбирает удобную позу: в нижнем, потолочном, вертикальном и горизонтальном положении. Израсходованный стержень быстро и легко заменить новым изделием. Обрабатываемую заготовку укладывают горизонтально, вертикально, под углом.

Широкий выбор сварных штучных стержней MMA предназначен для работы в условиях повышенной и нормальной влажности, при высоких и низких температурах, в помещениях, под навесами, на открытом пространстве. Сварной шов прокладывают по прямой и криволинейной траектории. Методом РДС сваривают фасонный и сортовой металлопрокат: трубы, листы, швеллеры.

Недостатки технологии: качество соединительного шва зависит от квалификации мастера, низкая производительность труда, при толщине (S) металла менее 1,5 мм возрастает вероятность прожога, если S > 10 мм — непровара. После ручной дуговой сварки производят зачистку шва от наплывов, поверхностных включений.

К минусам относят частое явление — нарушение дугового промежутка: стержень «прилипает» к материалу. При организации работы принимают меры безопасности: ограждают территорию, сварщику выдают средства индивидуальной защиты.

Tungsten Insert Gas

Две отличительные особенности ручного метода (TIG, АДС): использование тонкого длинного неплавящегося стержня (из вольфрама или графита), процесс протекает в среде инертного (защитного) газа, чаще применяют аргон.

При контакте с электрической дугой плавится только металл, длина электрода TIG в течении всего рабочего цикла не уменьшается. По краям соединяемых конструкций образуется тонкие оплавленные кромки и аккуратный шов.

Аргонодуговую сварку иногда выполняют с присадочным материалом (проволокой или прутком), цель — усилить прочность линии сращивания. Обязательное условие — одинаковый материал присадки и обрабатываемой конструкции.

Инертный газ (азот, гелий, аргон) предотвращает окисление, предупреждает образование шлаковых включений и способствует устойчивому горению дуги.

Для работы используют инверторы и выпрямители с трехбуквенной аббревиатурой TIG.

Преимущества и недостатки технологии

Методом АДС сваривают детали с повышенными требованиями к эстетической привлекательности, нагрузкам и прочности шва. TIG — единственный способ соединить ответственные тонкостенные конструкции.

Благодаря применению инертного газа и локализации нагрева по линии стыка отсутствуют серьезные деформации. Так как электрод не плавится, мастеру удобно наблюдать процессами в сварочной ванне.

Для создания и поддержания дуги достаточно вольфрамового стержня меньшего диаметра. После аргонодуговой сварки получается прочный, тонкий и аккуратный шов. Внешний вид стыка заслуживает самой высокой оценки. Принято называть работу профессионала «ювелирным швом». Процесс безопасен для человека: плавления не сопровождается разбрызгиванием металла.

По сравнению с другими технологиями термической обработки, качество аргонодуговой сварки сильно зависит от квалификации сварщика, происходит медленнее и требует больше усилий. Вольфрамовые стержни стоят дороже других расходных элементов. Предприятия закупают инертный газ у сторонних производителей. Из-за больших расходов себестоимость услуги TIG выше.

К недостаткам относят трудности, которые возникают при работе на сквозняке и при порывах ветра: движение воздушного потока уносит инертный газ. На прочность и аккуратность шва влияет тщательность подготовке металла к операции TIG.

Metal Inert/Active Gas

При переводе английского названия понятно, что один процесс — MIG — протекает в среде инертного газа: гелия или аргона. Второй режим — MAG — связан с химически активными веществами: азотом и углекислым газом.

В обоих методах используют «непрерывный» плавящийся электрод, который без остановки поступает в рабочую зону. Токопроводящая проволока через электрическую дугу воздействует на металл и работает как присадка (помогает формировать прочный шов).

Метод MIG/MAG применяют на производстве, где работы достаточно для полной загрузки оборудования в течение продолжительного времени. Сваркой плавящимся электродом в среде защитного газа соединяют никель, титан, медь, алюминий. Второй режим — MAG — выбирают для сварки нержавейки, сталей с низким содержанием легирующих элементов и нелегированных железоуглеродистых сплавов.

Популярность технологии в профессиональной среде объясняется причинами:

• высокой производительностью, связанной с использованием «бесконечного» токопроводящего стержня;

• отсутствием шлаков;

• работой в расширенном диапазоне сварочных токов;

• механизацией и автоматизацией процесса (за соблюдением параметров и регулировкой настроек следит автоматический блок управления).

Выпрямители и инверторы оснащают механизмами подачи проволоки и системами плавной регулировки силы тока.

Недостатки сварки плавящимся электродом: сложно приблизиться к труднодоступным местам, низкая мобильность и высокая стоимость производственного полуавтоматического оборудования.

Это основные моменты для понимания особенностей популярных электродуговых видов сварки.

“НПО “ГКМП” — лидер в области научных исследований и разработки высокопроизводительного оборудования в сфере термоядерного синтеза. Компания занимается экспериментальными проектами и выпускает серийную продукцию, которая соответствует мировым стандартам.

“НПО “ГКМП” готово к сотрудничеству с новыми заказчиками!