Вы находитесь здесь: Главная > Мастерская. Станки и оборудование. > Сварка металла и способы сварки.

Сварка металла и способы сварки.

В любой мастерской авто или мотолюбителя, изготавливающего и ремонтирующего многие детали самостоятельно, без применения сварочного оборудования очень сложно изготовить что-то стоящее или отремонтировать, например, кузов. В нашем современном мире сварочное оборудование стремительно совершенствуется и не так давно начали появляться довольно универсальные плазменные сварочные аппараты, обладающие многими функциями резки и сварки металла. И некоторые из них я обязательно опишу в ближайшем будущем. Но, основной недостаток этих современных аппаратов, это их немалая цена, которая для авто-мотолюбителей в глубинке может быть неподъёмной. Поэтому, большинство мастеров пользуются проверенными временем сварочными аппаратами прошлого поколения, основное преимущество которых — их небольшая цена и большая надёжность. К тому же, если что- то когда- то и ломается, то заменяемая любая деталь очень распространена и недорога.

Существуют два основных вида сварки металла — это электросварка и газовая сварка. Каждый вид я постараюсь описать подробно.

Электросварка делится на несколько способов .способы сварки

  • Ручная дуговая сварка плавящимся электродом. Здесь, свариваемые детали 1 (см рисунок 10) нагреваются электрической дугой 2, горящей между ними и электродом 3. Дуга расплавляет кромки деталей и электрод при перемещении дуги вдоль кромок, образуется сварной шов. Это самый распространённый и дешёвый способ сварки  и он применяется повсеместно: в морском и речном судостроении, вагоностроении, в производстве различных резервуаров, строительных конструкций, при строительстве мостов, зданий, а то и просто на даче.
  • Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом. Свариваемые детали 1 (рисунок 11) нагреваются дугой 2, горящей между деталями и угольным графитовым или вольфрамовым электродом 4. Для образования шва в зону дуги подают присадочную проволоку 3. Отбортованное (с загнутыми кромками) соединение из тонкого металла можно сваривать без присадочной проволоки. Применяют этот способ сварки при изготовлении бочек для горюче-смазочных материалов (сварка по отбортовке), корпусов генераторов и стартеров для автомобилей (на производстве), для наплавки твёрдых сплавов, при изготовлении корпусов больших конденсаторов.сварка под флюсом
  • Автоматическая дуговая сварка под флюсом. Сварка производится дугой, горящей между изделием 3 и электродной проволокой 1.Проволока 1 (рисунок 13) подаётся в зону сварки механизмом 2. Головка перемещается автоматически вдоль кромок. Неиспользованный (лишний) флюс отсасывается через шланг 4 в бункер 5. Этот процесс сварки отличается большой производительностью и высоким качеством шва, и широко применяется на производстве при изготовлении резервуаров, узлов мостов, паровых котлов, железнодорожных вагонов, при изготовлении труб больших диаметров, статоров генераторов, для сварки станин металлообрабатывающих станков.

Есть ещё и электрошлаковая сварка, полуавтоматическая сварка под флюсом, контактная стыковая сварка сопротивлением, стыковая сварка оплавлением, точечная сварка, шовная сварка, электроннолучевая сварка, сварка токами высокой частоты- индукционная и другие виды, все они применяются на производстве. Для гаражных целей эти способы не применимы из-за габаритов, стоимости и из-за их главного назначения — только на автоматизированном потоке.

Для гаражной  мастерской больше всего подходят сварка плавящимся электродом в защитном газе( углекислотном) и сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в защитном газе ( аргоне), их я и опишу более подробно.аргоновая сварка

Дуговая сварка неплавящимся вольфрамовым(цериевым) электродом в среде защитного газа. Это ,на мой взгляд, самый качественный вид сварки, позволяющий сваривать практически любой металл (только меняется присадочный пруток) с очень качественным швом. Для защиты расплавленного металла от окисления кислородом воздуха применяют инертные газы — аргон, гелий,  активные газы — азот, водород, углекислый газ и смеси газов : аргон с кислородом, аргон с азотом и аргон с углекислым газом, что способствует получению наплавленного металла (сварочного шва) с высокими механическими свойствами.

Защитный газ подводят (см. рисунок) к сварочной дуге 1 по мундштуку 2, в который вставлен электрод 3 из вольфрама. В процессе сварки в дугу для заполнения шва вводят присадочную проволоку 4 (пруток), но тонкий металл (даже фольгу) с отбортовкой, можно сваривать без присадочной проволоки. Аргоно-дуговая сварка является одним из передовых процессов в настоящее время и используется во всех, более или менее, продвинутых кастом ателье. Этим способом осуществляют сварку углеродистых и легированных сталей с получением очень качественного шва, а так же магниевых и алюминиевых сплавов, меди и её сплавов, нержавеющей стали  и для сварки таких редких металлов как титан, цирконий, ниобий и др.

Применяют ,так же, сварку вольфрамовым электродом с комбинированной газовой защитой — внутренний слой, защищающий электрод и дугу из аргона, а наружный слой, защищающий ванну — из углекислого газа. Это снижает на 75% расход аргона, заменяемого более дешёвым углекислым газом и в целом удешевляет сварку.

Из инертных газов наиболее широко применяют аргон и ,как я уже говорил, аргонно-дуговая сварка позволяет получать сварные соединения высокого качества и для многих металлов и сплавов. Аргон в газообразном состоянии транспортируют и хранят в стандартных баллонах (по ГОСТ 949-73) под давлением 150±5 кгс/см² или 200±10 кгс/см² (при 20°С). Бывает жидкий аргон, хранящийся в сосудах Дьюара, но он не распространён. Газообразный аргон немного тяжелее воздуха, поэтому , его струя надёжно и длительно удерживается в зоне сварки и хорошо защищает сварочную ванну. Газообразный и жидкий аргон бывает трёх сортов : высший, первый и второй . Соответственно, в них содержится аргона 99,988;   99,98 и  99,95%. Баллоны для аргона окрашивают в серый цвет с зелёной полосой и зелёной надписью — «Аргон чистый». ротаметр

На аргоновый баллон монтируют редуктор понижения давления.  Их сейчас множество в продаже и описывать их нет смысла, скажу только одно, что следует покупать фирменное изделие. Пусть будет дороже, зато на долгие годы работы. Ещё при Союзе (я считаю, что тогда много чего было качественным) выпускали довольно качественный редуктор ДЗД — 1 -59М, который комплектовался редуктором расхода газа с набором сменных дюз, которые позволяли установить расход газа от 3,2 до 59 л/мин.

Так вот, кому посчастливится найти такой редуктор,  при его установке на баллон ротаметр не требуется, так как для аргонно-дуговой сварки применяют ротаметры (расходомер воздуха). Точно установить расход защитного газа за единицу времени очень важно для получения качественного шва. Ротаметр состоит из стеклянной трубки с делениями и поплавка, который перемещается в ней.  По подъёму поплавка определяется расход газа. На концах трубки находятся штуцеры для входа и выхода газа, а так же регулировочный краник для уменьшения или увеличения количества газа. Технические характеристики ротаметров приведены в таблице 77.

Сварочные аппараты для сварки в среде аргона. В современном мире очень бурно развивается электроника и не только.  Сейчас имеется огромный выбор сварочных аппаратов с множеством настроек и функций. И как известно, хорошее качество стоит денег.  От этого и надо исходить при покупке сварочного аппарата. Определяющим моментом при покупке, так же, является металл, который вы собираетесь варить в основном, и какую максимальную толщину металла вы собираетесь проваривать, без потери качества провара металла и качества шва. Так как максимальный ампераж сварочного аппарата напрямую зависит от толщины свариваемого металла,  желательно, ампераж должен быть ещё и с небольшим запасом по силе тока (это предотвратит перегрев аппарата).

Ниже я приведу таблицу (из двух частей), на которой видна зависимость силы тока и напряжения, от толщины свариваемого металла. Так же, на ней показана подготовка кромок металла перед сваркой и необходимые сварочные зазоры для получения шва нормального качества. И обратите внимание, что толстый металл (от 8 мм до 40 и более) нужно проваривать в несколько проходов, несмотря на большую мощность( силу тока в Амперах) сварочного аппарата. В несколько проходов я сваривал скобу английского колеса (см. здесь), которая имела толщину 20 мм.таблицатаблица

Еще одним главным критерием при выборе сварочного аппарата является его универсальность. И я советую приобретать универсальный аппарат, а именно, в маркировке должны быть буквы TIG AC/DC, это значит, что данный сварочный аппарат имеет переключаемые функции  переменного и постоянного тока. Ведь, при сварке стали, нетолстой меди, титана, нужен постоянный сварочный ток, а для качественной сварки алюминия, магния и меди большой толщины, где требуется удаление окислов с свариваемой поверхности, нужен переменный сварочный ток. И значит, приобретая сварочный аппарат этой маркировки — TIG AC/DC и с функциями обоих токов, у вас появляется возможность варить почти все металлы.

Маркировка TIG DC ставится на аппаратах аргонно-дуговой сварки с возможностью работы только на постоянном токе и значит, вы сможете варить только сталь, титан и тонколистовую медь, а алюминий и его сплавы вам будет недоступен. Поэтому, учтите это при покупке, несмотря на то, что эти аппараты дешевле аппаратов TIG AC/DC. Но я считаю, что следует переплатить, но зато приобрести универсальный аппарат.

Ещё один нюанс следует учесть при покупке — это приобретать традиционный аппарат с надёжным трансформатором или купить более современный инверторный аппарат. Я считаю, что желательно приобрести инвертор, так как он имеет более плавные регулировки тока, меньшую массу и габариты, но не это главное. Основной главный, на мой взгляд, принцип инверторных аппаратов AC/DC, является использование двойного инвертора и создание полуволн прямоугольной формы, которая делает сварочную дугу более стабильной, увеличивает тепловложение и очищающий эффект, что особенно важно для алюминия, с его свойством быстро окисляться на воздухе, буквально сразу после зачистки.

Ещё одно важное свойство современных инверторных аппаратов AC/DC Pulse — это наличие функции импульсного режима и на постоянном, и на переменном токе. По сравнению с обычным режимом, импульсный режим уменьшает тепловложение, улучшает стабилизацию дуги, особенно на малых токах, и кроме того, оказывает положительное металлургическое воздействие на сварочный шов, позволяя получить мелкозернистую структуру шва (более прочную).

При покупке не забудьте учесть, что многие более мощные сварочные аппараты, расчитаны на напряжение 380 вольт, что не применимо в большинстве частных гаражных мастерских. Поэтому, ищите аппарат на 220 вольт, что в принципе несложно, при мощности не более 200 ампер. В интернете множество аппаратов различных фирм, поэтому описывать отдельно каждый мне нет смысла, к тому же, ко многим аппаратам прилагается инструкция с таблицей тактико-технических характеристик.

Посоветую только приобретать сварочный аппарат (особенно инверторный) европейских  или американских фирм, но не азиатских. Аппарат из Европы может стоить, чуть ли, не в два раза дороже китайского, но зато, он прослужит вам долгие годы без поломок. Сейчас неплохие сварочные аппараты начали делать в России.  Подробнее узнать о их качестве можно на форумах по данной тематике в интернете. Ведь, когда много людей хвалят какое-то изделие, согласитесь, это лучше, чем похвала одного человека.

Дуговая полуавтоматическая сварка плавящимся электродом (проволокой) в защитных газах. Этот вид сварки очень распространён из-за своей производительности и дешевизны, так как сварочная проволока и углекислый газ довольно дёшевы. Сварка производится дугой между изделием и электродной проволокой, которая подаётся в зону сварки подающим механизмом по специальному шлангу с Боудёновской стальной или тефлоновой (для нержавеющей проволоки) оболочкой.

Этот способ характерен большой производительностью и хорошим качеством шва, но в большинстве кастом-мастерских его используют для прихватки деталей, а последующую проварку ведут аргонно-дуговой сваркой. При умелом использовании и с большим опытом, этим видом сварки можно варить стальные детали со швами не хуже, чем при аргонно-дуговом способе, но главный недостаток этого вида сварки — это довольно большое разбрызгивание капель металла, и невозможность качественной сварки алюминия и его сплавов (и хотя им можно варить алюминий, но аргонно-дуговой аппарат несомненно варит лучше). Но я считаю, что полуавтомат необходим в любой мастерской, так же, как и более дорогой аргонно-дуговой сварочный аппарат.

сварочный полуавтомат

сварочный полуавтомат с рабочим и сглаживающим трансформатором.

Для сварки применяют активный углекислый газ (СО2) — двуокись углерода- наиболее распространённый и дешёвый защитный газ при сварке плавящимся электродом. Окисление металла шва, выделяющимся при сварке из углекислого газа свободным кислородом, нейтрализуется содержащимся в электродной проволоке раскислителями.

Основные свойства углекислого газа: газ бесцветен и не ядовит, плотность при атмосферном давлении и 20°С равна 1,98 кг/на м³. Температура сжижения газа при атмосферном давлении минус 78,5°С. Выход газа из 1 кг жидкой углекислоты 505 л.(при 0°С). По ГОСТу 8050-76 выпускается углекислый газ трёх марок: сварочный, пищевой и технический с содержанием двуокиси углерода не менее 99,5; 98,8; и 98,5% соответственно.

Содержание водяных паров в сварочном углекислом газе при температуре +20°С, и давлении 760 мм ртутного столба, не должно быть более 0,184 г/м³. Для сварки может использоваться и пищевой углекислый газ, но обязательно с предварительной осушкой. В стандартный 40-литровый баллон вмещается 25 кг жидкой углекислоты, которая занимает не полный объём баллона. Давление газообразной углекислоты в баллоне, примерно 60 — 70 кг/см². Баллон окрашивают в чёрный цвет и имеют жёлтую надпись СО2 сварочный (или углекислота).сварочный полуавтомат

Сварочный полуавтомат. Слово полуавтомат означает, что проволока подаётся с помощью подающего механизма (см. фото) и сварочный зазор регулируется автоматически, а продольно перемещать проволоку необходимо  вручную. При покупке, с полуавтоматами так же как и с другими типами сварочных аппаратов — чем лучше качество, тем дороже. Опять же, не советую брать азиата, желательно приобрести аппарат Европейский или Российский.

Постарайтесь найти аппарат с двумя трансформаторами (мне изготовили такой на заказ, см. фото). Один трансформатор рабочий (квадратный), а другой сглаживающий ( мощный круглый тероид), который позволяет выпрямить ток (помимо диодного моста) и полностью сгладить синусоиду выпрямленного тока. Это позволяет сделать шов менее пористым и более прочным и качественным. Этим аппаратом я свариваю металл от фольги и миллиметрового листа (например, баки см. здесь) до 25 мм плиты. Если необходимо сварить такой толстый металл, то я варю его в несколько проходов, предварительно нагрев металл газовым резаком.

Так же, в продаже есть более лёгкие инверторные сварочные аппараты и у них тоже есть функция полного сглаживания тока, но они  дороже трансформаторных аппаратов. Редуктор для углекислотного баллона можно использовать углекислотный и кислородный, но я ещё установил и ротаметр (расходомер), можно варить и без него, но он позволяет более точно настроить количество газа для сварки очень тонкого металла.

При сварке пищевой углекислотой советую установить перед редуктором специальный осушитель, а если его нет, то советую использовать только сварочную углекислоту, особенно при сварке тонколистового металла.

Подробнее о выборе сварочного полуавтомата я написал вот в этой статье. Напоследок советую посмотреть полезный видеоролик чуть ниже, в котором я показываю и рассказываю, как изготовить простое, но очень полезное приспособление для сварки листового металла, которое позволит даже новичкам идеально сварить два стальных листа (или вварить какой то фрагмент) которые будут выставлены идеально ровно, относительно друг друга и с одинаковым зазором, по всей длине кромок. И в итоге, после сварки и шлифовки сварных швов, можно будет обойтись без шпаклёвки, или с минимальным её количеством.

А эту статью заканчиваю и надеюсь, что она будет полезна сварщикам новичкам и поможет определиться с выбором способа сварки и с выбором соответствующего сварочного аппарата, успехов всем.

 

 

Если эта статья вам полезна, то пожалуйста поделитесь ей в соц. сетях, нажав кнопки ниже. Спасибо.

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Теги:

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Проверка комментариев включена. Прежде чем Ваши комментарии будут опубликованы пройдет какое-то время.