Vpliv polarnosti obloka na taljenje elektrod. Vpliv pogojev gorenja obloka na proces taljenja elektrod

5.1 Namen dela

Študija vpliva parametrov varilnega načina na proces taljenja elektrod, seznanitev z metodo eksperimentalnega določanja značilnosti taljenja elektrod.

Teoretični uvod

Toplota, ki jo varilni lok vnese v elektrodo, se porabi za segrevanje in taljenje elektrodne palice in elektrodnega premaza. Postopek taljenja elektrodne palice in prehod staljene kovine v varilni bazen je odvisen od številnih dejavnikov: velikosti, vrste in polarnosti toka, sestave elektrodnega premaza in palice, položaja. zvariti v vesolju itd. Lastnosti elektrode, ki označujejo produktivnost njenega taljenja, se ocenijo s talilnim koeficientom α p, določenim s formulo

kjer je g p masa staljene kovine, g;

I je varilni tok, A;

t je čas taljenja elektrode.

Med varjenjem opazimo izgube tekoče kovine zaradi njene oksidacije z zrakom in skozi žlindro, pa tudi zaradi izhlapevanja in brizganja zunaj zvarnega bazena. Izgube odpadkov in škropljenja so ocenjene s faktorjem izgube

Izgube odpadkov in škropljenja se zelo razlikujejo glede na različne dejavnike. Za ročno obločno varjenje je koeficient taljenja, odvisno od specifične znamke elektrode, 8-15 g / Ah, koeficient izgube je 5-30%; za avtomatsko varjenje pod plastjo fluksa - α p = 13-23 g / A · h, ψ = 2-4%.

Povečanje varilnega toka vodi do povečanja temperature stebra obloka in intenzivnosti taljenja elektrod ter posledično do povečanja α p. Pri visoki gostoti toka je lahko prehod kovinskih kapljic iz elektrode v šiv curka, kar zmanjša izgube zaradi škropljenja.

Pri varjenju z obrnjeno polarnostjo je zmogljivost taljenja bistveno višja kot pri varjenju z izmeničnim tokom in z direktno polarnostjo. To je razloženo z dejstvom, da se zaradi bombardiranja anode s hitrimi elektroni na anodi sprosti 2-3 krat več toplote kot na katodi, medtem ko se pri katodi energija porabi za njihovo emisijo.

Na vrednosti α p in ψ vplivata vrsta elektrode in sestava palice, ki določa sestavo atmosfere obločnega stebra in posledično efektivni ionizacijski potencial. Po drugi strani pa sprememba učinkovitega ionizacijskega potenciala povzroči spremembo temperature obločnega stolpca v skladu z empirično formulo, ki se uporablja za ročno obločno varjenje.

T = 800U eff (5.3)

Povečanje temperature obločnega stolpca vodi do povečanja količine nastalih plinov, poveča njihov tlak v padcu kovine elektrode in na koncu lahko povzroči povečano brizganje.

Koeficient α p je bistveno odvisen od temperature segrevanja elektrodne palice. Segrevanje elektrodne palice z Joulovo toploto pospeši njeno taljenje v obločnem razelektritvi in ​​α p se poveča, medtem ko se vrednost ψ praktično ne spremeni. Pri avtomatskem in polavtomatskem varjenju se za povečanje α p pogosto uporablja varjenje s povečanim previsom žice (razdalja med šobo, ki dovaja tok, in izdelkom). Povečanje previsa vodi do povečanja odpornosti žice in posledično do povečanja njene temperature segrevanja. Pri ročnem obločnem varjenju lahko nestalnost α p med zgorevanjem elektrodne palice povzroči kršitev načina oblikovanja šiva, zato je največja moč toka za vsak premer elektrode določene blagovne znamke strogo omejena. Enakomernost taljenja elektrod je olajšana s povečanjem debeline elektrodnega premaza, saj ne prevaja toka, ga ne segreva Joulova toplota in hladi gred elektrode.

Oprema in materiali

1. Stebri ročnega obločnega varjenja na enosmerni in izmenični tok, opremljeni z napravami za merjenje varilnega toka.

2. Tehnične tehtnice z utežmi.

3. Štoparica.

4. Nonius in ravnilo.

5. Varilne elektrode MR-3 Æ4 mm.

6. Blage jeklene plošče.

Vrstni red dela

1. Očistite, označite in stehtajte plošče, ki jih želite variti.

2. Pripravite elektrode, označite, določite premer in začetno dolžino elektrodne palice.

3. Za vsako znamko elektrode določite maso l linearni centimeter elektrodne palice, ki je enaka masi elektrodne palice, očiščene iz mavca, deljeno z njeno dolžino.

4. Nalepitev kroglice na ploščo z elektrodo z enosmernim tokom obrnjene polarnosti. V procesu navarjanja zabeležite čas gorenja loka in jakost toka (priporočena amperaža za vse različice poskusov je 120-200 A) z naknadnim vnosom v tabelo 5.1.

5. Po iztekanju ploščo ohladimo, posušimo, odstranimo žlindro in stehtamo. Določite maso nanesene kovine in rezultat vnesite v tabelo 5.1.

6. Izmerite dolžino elektrodnega dela, ki ostane po navarovanju, in izračunajte maso staljene kovine, nato pa jo vnesite v tabelo 5.1.

7. Izračunajte značilnosti taljenja elektrode z naknadnim vnosom v tabelo 5.1.

8. Ponovite poskus po zahtevku 4 s spremenjenimi vrednostmi tokovne jakosti 2-krat.

9. Poskus po zahtevku 4 se ponovi za direktno polarnost in izmenični tok.

Električno obločno varjenje proti plinsko varjenje, ima nekaj posebnosti. To je višja, do 5000 ° C, temperatura samega loka, ki presega temperaturo taljenja vseh obstoječih kovin, ter širok izbor vrst in vrst varjenja ter s tem načinov in namenov njegove uporabe. Električno obločno varjenje se razlikuje po stopnji mehanizacije, po vrsti toka, po vrsti obloka in lastnostih varilne elektrode ter po drugih parametrih. V tem članku bi rad razmislil o nekaterih odtenkih električnega obločnega varjenja, odvisno od polarnosti varilnih elektrod.

Vrste varjenja.

Glede na naravo uporabljenega toka ločimo dve vrsti obločnega varjenja:

• varjenje z električnim lokom, ki se napaja z izmeničnim tokom;

• varjenje z električnim lokom, ki se napaja z enosmernim tokom.

Po drugi strani je DC varjenje dveh vrst:

• varjenje z enosmernim tokom;

• varjenje s tokom obrnjene polarnosti.

Podrobneje razmislimo o značilnostih vsake vrste varjenja z enosmernim tokom.

Varjenje z enosmernim tokom.

Varjenje z ravno polarnostjo običajno razumemo kot varjenje, pri katerem se na obdelovanec (izdelek) nanese pozitiven naboj iz varilnega usmernika, tj. varilni kabel povezuje konstrukcijo za varjenje na "plus" terminal varilnega aparata. Negativen naboj se dovaja na elektrodo skozi držalo elektrode, povezano s kablom z negativnim priključkom.

Ker je temperatura na pozitivnem polu (anodi) vedno veliko višja kot na negativnem (katodi), je priporočljiva uporaba toka ravne polarnosti, kadar je treba rezati kovinske konstrukcije in variti debelostenske dele, pa tudi v drugi primeri, ko je potrebno doseči veliko sproščanje toplote, kar je točno in je značilna lastnost to vrsto povezave.

Varjenje z obratno polarnostjo.

Pri varjenju s tokom obrnjene polarnosti je treba povezavo izvesti na nasprotni način: nanesite negativni naboj s priključka "minus" na obdelovanec, ki ga želite variti, in pozitiven naboj s priključka "plus" na elektrodo.

Ta polarnost varilnih elektrod zagotavlja položaj, ki je nasproten neposredni povezavi - na elektrodi se ustvari več toplote, segrevanje dela pa je sorazmerno zmanjšano. To omogoča bolj "občutljiv" zvar in zmanjša verjetnost pregorevanja dela. V skladu s tem je varjenje s tokom obrnjene polarnosti priporočljivo za varjenje tankih pločevin kovine, nerjavnega jekla, legiranega jekla, drugih jekel in zlitin, ki so občutljivi na pregrevanje.

Poleg tega se obločno varjenje in varjenje s plinom običajno izvajata z uporabo povezave z obrnjeno polarnostjo.

Splošni vidiki.

Ne glede na to, katera posebna polarnost varilnih elektrod se uporablja, obstaja več splošnih točk:

• za razliko od varjenja z izmeničnim tokom, pri uporabi enosmernega toka dobimo bolj "natančen" zvar z manj brizganja kovine, saj ni pogoste spremembe polarnosti dovajanega toka;
• ker se anoda in katoda segrevata na različne načine, med drugim, če se uporablja potrošna elektroda, je količina kovine, ki se prenese s potrošne elektrode na del, odvisna od načina povezave;
• da bi se izognili poškodbam zvarjenega dela na mestu priključka kabla s pozitivnim ali negativnim nabojem zaradi pojava mikro razelektritev - za zanesljivejšo povezavo je priporočljivo uporabiti vpenjalno objemko.

Na koncu bi rad omenil, da ta članek razkriva le nekatere točke, povezane z varjenjem z električnim lokom. V praksi je ta tema veliko širša, raznolikost vrst električnega varjenja pa omogoča uporabo v skoraj vseh, včasih edinstvenih, pogojih in tehničnih situacijah.

Obločno varjenje s plinom je vrsta električnega obločnega varjenja, pri katerem se žica elektrode samodejno napaja iz konstantna hitrost in varilni gorilnik se ročno premika vzdolž šiva. V tem primeru so lok, palica iz elektrodne žice, bazen staljene kovine in njen strjevalni del zaščiteni pred vplivom zunanjega zraka z zaščitnim plinom, ki se dovaja v varilno cono.

Glavne komponente tega postopka varjenja so:

Vir energije, ki oskrbuje lok z električno energijo;
- podajalnik, ki s konstantno hitrostjo dovaja žico elektrode v lok, ki se tali zaradi toplote loka;
- zaščitni plin.

Lok gori med obdelovancem in potrošno elektrodno žico, ki neprekinjeno vstopa v lok in služi kot polnilna kovina. Lok stopi robove delov in žice, katerih kovina se prenese na izdelek v nastali varilni bazen, kjer se kovina žice elektrode pomeša s kovino izdelka (to je navadna kovina). . Ko se lok premika, se staljena (tekoča) kovina v zvarnem bazenu strdi (tj. kristalizira) in tvori zvar, ki povezuje robove delov. Varjenje se izvaja z enosmerno obrnjeno polarnostjo, ko je pozitivni terminal vira napajanja priključen na gorilnik, negativni terminal pa na obdelovanec. Včasih se uporablja tudi neposredna polarnost varilnega toka.

Kot vir energije se uporabljajo varilni usmerniki, ki morajo imeti togo ali rahlo padajočo zunanjo tokovno napetostno karakteristiko. Ta lastnost zagotavlja samodejno obnovo nastavljene dolžine loka v primeru njegovih kršitev, na primer zaradi nihanja varilne roke (to je tako imenovana samoregulacija dolžine loka). Več podrobnosti o virih energije za MIG / MAG varjenje je predstavljeno v članku.

Kot potrošna elektroda se lahko uporabi elektrodna žica polnega in cevastega preseka. V notranjosti je cevasta žica napolnjena s prahom zlitin, žlindre in plinastih snovi. Ta žica se imenuje žica s fluksom, postopek varjenja, pri katerem se uporablja, pa je žica s fluksom.

Obstaja precej širok izbor varilnih žic, zaščitenih s plinom, ki se med seboj razlikujejo kemična sestava in premer. Izbira kemične sestave elektrodne žice je odvisna od materiala izdelka in do neke mere od vrste uporabljenega zaščitnega plina. Kemična sestava žice elektrode mora biti blizu kemični sestavi osnovne kovine. Premer žice elektrode je odvisen od debeline osnovne kovine, kot npr zvarjen spoj in položaj varjenja.

Glavni namen zaščitnega plina je preprečiti neposreden stik zunanjega zraka s kovino zvarnega bazena, izstopom elektrode in oblokom. Zaščitni plin vpliva na stabilnost loka, obliko zvara, globino penetracije in trdnostne lastnosti kovine zvara. Več podrobne informacije o zaščitnih plinih, pa tudi o varilnih žicah, je podano v članku.

Sorte MIG / MAG varilnega postopka

V Evropi je varjenje potrošnih elektrod, zaščitenih s plinom kratko ime MIG / MAG (MIG / MAG). MIG pomeni "kovinski inertni plin". Ta vrsta postopka uporablja inertni (neaktivni) plin, t.j. tisti, ki ne reagira kemično s kovino zvarnega bazena, kot sta argon ali helij. Praviloma se pri varjenju v čistem inertnem plinu kljub dobri zaščiti varilnega območja pred vplivom zraka iz okolice tvorba zvara poslabša in lok postane nestabilen. Tem pomanjkljivostim se je mogoče izogniti z uporabo mešanice inertnih plinov z majhnimi dodatki (do 1 - 2 %) aktivnih plinov, kot sta kisik ali ogljikov dioksid (CO 2 ).

MAG pomeni "metalno aktivni plin". Ta vrsta varjenja s plinom vključuje varjenje v mešanicah inertnih plinov s kisikom ali ogljikovim dioksidom, katerih vsebnost je 5-30%. Pri takšni vsebnosti kisika ali ogljikovega dioksida postane zmes aktivna, t.j. vpliva na potek fizikalnih in kemijskih procesov v obloku in zvarnem bazenu. Blaga jekla je mogoče variti v čistem ogljikovem dioksidu (CO 2). V nekaterih primerih zagotavlja uporaba čistega ogljikovega dioksida boljša oblika prodiranje in zmanjša nagnjenost k tvorbi por.

Ker se pri tej metodi varjenja elektrodna žica napaja samodejno, varilni gorilnik pa se ročno premika vzdolž šiva, se ta način varjenja imenuje mehaniziran, varilna naprava pa se imenuje mehaniziran stroj (polavtomatski varilni stroj). Varjenje s plinom pa se lahko izvaja tudi v avtomatskem načinu pri uporabi mobilnih vozičkov ali mobilnih varilnih glav.

Področja uporabe

MIG ali MAG varilni postopki so primerni za varjenje vseh običajnih kovin, kot so nelegirana in nizko legirana jekla, nerjavna jekla, aluminij in nekatere druge neželezne kovine. Poleg tega se ta postopek varjenja lahko uporablja v vseh položajih. Zaradi številnih prednosti se MIG/MAG varjenje široko uporablja na številnih področjih industrije.

Mehanizirani varilni stroj za MIG/MAG varjenje

Vključuje:

Vir energije za varjenje;
- mehanizem za podajanje elektrodne žice;
- varilni gorilnik;
- nadzorna plošča naprave (v kombinaciji z virom napajanja in včasih s podajalnikom žice za elektrodo).

tipično videz varilni stroj za MIG/MAG varjenje

Vir moči zasnovan tako, da varilnemu loku zagotavlja električno energijo, kar zagotavlja njegovo delovanje kot vir toplote. Glede na značilnosti posameznega varilnega procesa mora imeti vir napajanja določene lastnosti (zahtevana oblika zunanje tokovno-napetostne karakteristike - VVAC, induktivnost, določena vrednost napetosti odprtega tokokroga in kratkostičnega toka, zahtevana območja varilnega toka in napetosti obloka itd.). Za MIG/MAG varjenje se uporabljajo enosmerni viri energije (usmerniki ali generatorji) s togim (poševnim) VVAC. Razpon varilnih tokov, ki zagotavljajo vire energije za mehanizirane varilne stroje, je 50 - 500 A. Praviloma pa se uporabljajo načini v območju 100 - 300 A. Več podrobnosti o virih energije za obločno varjenje je opisano v virih energije. za obločno varjenje.

Podajalnik žice za elektrodo je zasnovan tako, da dovaja žico potrošne elektrode v lok z določeno hitrostjo. Glavne komponente podajalnika žice so prikazane na spodnji sliki.

Skozi priključno vtičnico varilnega gorilnika in napajalnega mehanizma se elektrodna žica in zaščitni plin dovajata v varilno območje, gumb "Start - Stop" na gorilniku pa je priključen na krmilno vezje napajalnega mehanizma. Konektor, prikazan na spodnji sliki, je priključek Euro standarda. V praksi je mogoče najti tudi druge vrste konektorjev.

Obvezni element nadzorne plošče dovodnega mehanizma je regulator hitrosti podajanja žice elektrode. Včasih je za udobje prilagajanja parametrov varilnega načina, zlasti v primeru uporabe prenosnih napajalnikov, na to ploščo mogoče namestiti tudi regulator napetosti obloka, kot je prikazano na sliki.

Za mehanizirano varjenje s plinsko zaščiteno potrošno elektrodo (MIG / MAG) se uporabljata dve vrsti dovodnih mehanizmov:

Z 2 valjčnimi pogoni;
- s 4 valjčnimi pogoni.

Na spodnjih slikah levo prikazuje enega od 2-valjnih pogonov podajalnega mehanizma (zgornji valj - tlak). Pogoni te vrste se uporabljajo samo za vleko jeklena žica trden odsek. Na isti sliki na desni je prikazan primer 4-valjnega pogonskega mehanizma, ki je priporočljiv za vlečenje polnjenih žic in žic iz mehkih materialov (aluminij, magnezij, baker), saj zagotavlja stabilen vlečenje žice z manj stiskanja. sile tlačnih valjev, kar preprečuje gubanje žice.

V sodobnih pogonih podajalnega mehanizma se praviloma uporabljajo valji posebne zasnove - s pogonskim zobnikom. Tako se po pritisku tlačnega valja na pogonski valj in vklopu njihovih zobnikov vlečna sila s pogonskega pogona na žico elektrode izvede preko obeh valjev.

Profil valja za podajanje žice (tj. površina ali oblika utora) je odvisen od materiala in konstrukcije polnilne žice. Za trdno jekleno žico se uporabljajo ploski ali nazobčani tlačni valji in V-utor, pogonski valji pa so z V-utorom in včasih z zarezami.

Za žice iz mehkih materialov (aluminij, magnezij, baker) se uporabljajo valji z gladkim utorom v obliki črke U ali V. Ne uporabljajte narebričenih valjev, saj ustvarjajo drobne odrezke, ki zamašijo oblogo v gorilniku.

Za polnjeno žico se uporabljajo zvitki z gladkim utorom v obliki črke V (v 4-valjnih pogonih podajalnega mehanizma) ali z utorom v obliki črke V z zarezo.

Zvitki se razlikujejo po globini utorov glede na premer žice. Nazivni premer žice za določen zvitek je naveden na njegovi stranski površini.

Obstaja več vrst hranilnikov:

- v enem ohišju z napajalnikom (za kompaktnost)

- nameščen na napajalnik (za naprave s povečano močjo)

- prenosni (za razširitev območja varilnih storitev)

V gorilnik je mogoče vgraditi tudi podajalnik žice. Žico elektrode nato standardni podajalnik potisne skozi cev in hkrati izvleče iz cevi mehanizem gorilnika. Ta push-pull sistem omogoča uporabo gorilnikov z bistveno daljšimi cevmi.

Nekateri podajalniki postavljajo žični kolut na zunanjo stran. To olajša zamenjavo. To je pomembno za primere, ko zaradi intenzivnega delovanja žica v tuljavi hitro zmanjka.

Naprava za zaviranje vretena v podajalnikih preprečuje spontano odvijanje vretena.

Nadzorna plošča stroja zasnovan za nadzor hitrosti podajanja žice in napetosti odprtega tokokroga (napetost obloka), programiranje cikla varjenja (čas predpihovanja plina, čas po pretoku plina po izklopu varilnega toka, parametri "mehkega zagona" itd.), nastavitev parametri pulznega načina varjenja, nastavitve za sinergični nadzor varilnega procesa in za druge funkcije.

Nadzorno ploščo mehaniziranega varilnega stroja z ločenim podajalnikom žice je mogoče razdeliti; nekateri kontrolniki se nahajajo na sprednji plošči vira napajanja (to je najprej gumb za vklop, regulator napetosti obloka itd.), Nekateri pa na sprednji plošči napajalnika (na primer žica elektrode regulator hitrosti podajanja).

Nekateri kontrolniki (predvsem napetost obloka in hitrost podajanja žice) in indikatorji varilnih parametrov se lahko nahajajo na ročaju gorilnika.

Spodnja fotografija prikazuje nekatere vrste daljinskih upravljalnikov (od preprostih do zapletenih).

- zasnovan za usmerjanje elektrodne žice v območje obloka, dovajanje varilnega toka nanjo, dovajanje zaščitnega plina in nadzor varilnega procesa.

Običajno so MIG/MAG varilni gorilniki naravno zračno hlajeni. Za varjenje pri visokih pogojih pa se uporabljajo tudi gorilniki s prisilnim vodnim hlajenjem napajalnega kabla v cevi gorilnika in glave gorilnika do plinske šobe.

Na enem koncu cevi gorilnika je priključek za priključitev na podajalnik. Skozi vtičnico za priključitev varilnega gorilnika in napajalnega mehanizma se elektrodna žica in zaščitni plin dovajata v varilno območje, varilni tok se dovaja v lok, gumb "Start - Stop" na gorilniku pa je priključen na krmilno vezje dovodnega mehanizma. Sama cev vsebuje spiralo, skozi katero se dovajajo varilna žica, varilni (napajalni) kabel, plinska cev in krmilni kabel.

Drugi konec cevi se poveže z ročajem varilnega gorilnika, katerega glava ima:

Difuzor z luknjami za zaščitni plin;
- tokovna konica;
- plinska šoba.

Tokovne konice so zasnovane za dovajanje varilnega toka na žico elektrode. Na voljo so v najrazličnejših izvedbah in so izdelane iz zlitin na osnovi bakra. Konice je treba izbrati glede na premer uporabljene elektrodne žice.

Glede na zasnovo varilnega gorilnika imajo tudi plinske šobe drugačna oblika in velikosti.

Na ročaju gorilnika je gumb za zagon. Na nekaterih sodobnih vrstah varilnih gorilnikov se lahko tam nahajajo nekatere kontrole (predvsem napetost obloka in hitrost podajanja žice), pa tudi indikatorji parametrov varjenja.

Merilniki pretoka plina

V varilnih napravah se uporabljajo merilniki pretoka plina s plovcem in dušilnim plinom. Plovni merilniki pretoka ali rotametri so sestavljeni iz steklene cevi z notranjo stožčasto izvrtino. Cev je postavljena navpično s širokim koncem navzgor. V notranjosti cevi je nameščen plovec, ki se v njej prosto giblje. Plin se dovaja na spodnji konec cevi in ​​se odstrani z zgornjega konca. Ko plin prehaja skozi cev, dvigne plovec, dokler reža med plovcem in steno cevi ne doseže takšne vrednosti, pri kateri bo tlak plinskega toka uravnotežil težo plovca. Večji kot je pretok plina, višje se dviga plovec.

Vsak merilnik pretoka je opremljen s posameznim kalibracijskim grafom, ki odraža razmerje med delitvami lestvice na cevi in ​​hitrostjo pretoka zraka. Prerazporeditev stroškov, ki jih meri rotameter, se spremeni s spremembo teže plovca, ki ga naredi iz ebonita, duraluminija, korozijsko odpornega jekla ali drugih materialov.

Merilnik pretoka dušilnega tipa je zasnovan na principu spreminjanja padca tlaka v komori pred in za dušilno membrano z majhno odprtino. Ko plin prehaja skozi majhno luknjo pred in za membrano, se vzpostavijo različni tlaki, odvisno od pretoka plina. Ta padec tlaka se uporablja za presojo pretoka. Za vsak merilnik pretoka in plina se izdela individualni urnik. Meje merjenja pretoka se spremenijo s spreminjanjem premera luknje v membrani. To načelo je osnova za merilnike pretoka reduktorjev U-30 in DZD-1-59M, ki omogočajo merjenje pretoka plina v območju 2,5-55 l / min.

Plinski sušilniki

Plinski sušilniki se uporabljajo pri uporabi mokrega CO 2. razvlažilci zraka so visoki in nizek pritisk... Visokotlačni sušilnik je nameščen pred reduktorjem. Razvlaževalec zraka je majhen in zahteva pogosto menjavo sušilnega sredstva. Nizkotlačni razvlaževalec zraka je precej velik, nameščen je za reduktorjem, ne zahteva pogoste menjave sušilnega sredstva. Tak sušilnik je tudi sprejemnik plina in povečuje enakomernost oskrbe s plinom. Silikagel in alumogel se uporabljata kot sušilno sredstvo, manj pogosto bakrov sulfat in kalcijev klorid. Silikagel in bakrov sulfat, nasičen z vlago, je mogoče obnoviti s kalciniranjem pri temperaturi 250-300 ° C.

Plinski grelnik ogljikovega dioksida je električna naprava in je zasnovan za ogrevanje ogljikovega dioksida z namenom zaščite plinskih kanalov pred zmrzovanjem. Nameščen je pred reduktorjem. Iz varnostnih razlogov so plinski grelniki običajno izdelani z nizkonapetostnim napajanjem 20 ... 36 V in so praviloma priključeni na ustrezno vtičnico vira napajanja varilnega stroja. Da bi se izognili pregrevanju plinski reduktor od grelnika ga je treba ločiti s prehodno cevjo, dolgo najmanj 100 mm.

Plinski ventil

Plinski ventil se uporablja za varčevanje z zaščitnim plinom. Priporočljivo je, da ventil namestite čim bližje varilnemu gorilniku. Trenutno so najbolj razširjeni elektromagnetni plinski ventili. V polavtomatskih napravah se uporabljajo plinski ventili, vgrajeni v ročaj držala. Plinski ventil je treba vklopiti tako, da je zagotovljena predhodna ali hkratna dobava zaščitnega plina z vžigom loka, pa tudi njegova oskrba po prelomu loka, dokler se krater šiva popolnoma ne strdi. Zaželeno je, da bi lahko vklopili tudi dovod plina brez vklopa varjenja, kar je nujno pri postavitvi varilne inštalacije.

Mešalniki plina so namenjeni za pridobivanje plinskih mešanic v primeru, ko ni mogoče uporabiti vnaprej pripravljene mešanice zahtevane sestave.

Vrste prenosa kovin pri MIG/MAG varjenju

Za postopek MIG/MAG, ki je postopek potrošne elektrode, je značilen prenos kovine elektrode skozi lok v varilni bazen. Prenos kovine poteka s pomočjo kapljic staljene elektrodne kovine, ki nastanejo na koncu elektrodne žice. Njihova velikost in pogostost prehoda v varilni bazen sta odvisna od materiala in premera žice elektrode, vrste zaščitnega plina, polarnosti in vrednosti varilnega toka, napetosti obloka in drugih dejavnikov. Narava prenosa kovine elektrode določa zlasti stabilnost varilnega procesa, raven brizganja, geometrijske parametre, videz in kakovost zvara.

Pri MIG/MAG varjenju se prenos kovine izvaja predvsem v dveh oblikah. Pri prvi obliki se kapljica dotakne površine zvarnega bazena, še preden se loči od konca elektrode, pri čemer nastane kratek stik in povzroči ugasnitev loka, zato se ta način prenosa imenuje prenos kratkega stika. Običajno pride do prenosa kovine s kratkimi stiki pri nizkih varilnih pogojih, t.j. nizek varilni tok in nizka napetost obloka (kratek lok zagotavlja, da se kapljica dotakne površine kopeli, preden se loči od konca elektrode).

Zaradi nizkih načinov varjenja, pa tudi dejstva, da lok del časa ne gori, je vnos toplote v osnovno kovino pri varjenju s kratkimi stiki omejen. Zaradi te lastnosti postopka varjenja s kratkim stikom je najbolj primeren za varjenje tanke pločevine. Majhen varilni bazen in kratek lok, ki omejuje prekomerno rast kapljic, zagotavljata enostaven nadzor procesa in omogočata varjenje v vseh položajih, vključno z nad glavo in navpično, kot je prikazano na tej sliki.

Pri varjenju s kratkimi stiki na spojih z veliko debelino ni mogoče opaziti podrezov in brez prodiranja.

V drugi obliki se kapljica loči od konca elektrode, ne da bi se dotaknila površine zvarnega bazena, zato se ta vrsta prenosa imenuje prenos brez kratkih stikov. Slednja oblika prenosa kovin je razdeljena na prenos grobih kapljic in prenos majhnih kapljic.

Prenos grobe kovine se pojavi, ko se varjenje izvaja pri visokih napetostih obloka (razen kratkih stikov) in povprečnih varilnih tokovih. Običajno je značilen nepravilen prehod velikih kapljic staljene elektrodne kovine (ki presegajo premer elektrode) in nizka hitrost prenosa (od 1 do 10 kapljic na sekundo). Ker ima gravitacija odločilno vlogo pri tej vrsti prenosa kovine, je varjenje omejeno samo na spodnji položaj.

Pri varjenju v pokončnem položaju lahko nekaj kapljic pade dol in zaobide varilni bazen (kot je prikazano na tej sliki v zadnjem okvirju).

Zvarni bazen je velik in ga je zato težko nadzorovati s težnjo po izlivanju pri varjenju v navpičnem položaju ali izpadanju pri varjenju v stropnem položaju, kar tudi izključuje možnost varjenja v teh prostorskih legah. Te pomanjkljivosti, pa tudi neenakomerna tvorba zvara, vodijo v nezaželeno uporabo te vrste prenosa kovin pri MIG/MAG varjenju.

Za prenos kovine z majhnimi kapljicami so značilne enake majhne kapljice (blizu premera elektrode), ki so ločene od konca elektrode z visoko frekvenco.

Ta tip prenosa je običajno viden pri varjenju z obratno polarnostjo z zaščitnimi mešanicami na osnovi argona ter pri visokih napetostih in varilnih tokovih obloka. Ker ta način prenosa zahteva uporabo velikega varilnega toka, kar vodi do velikega vnosa toplote in velikega zvarnega bazena, se lahko uporablja samo v spodnjem položaju in ni primeren za varjenje tanke pločevine. Uporablja se za varjenje in zapolnjevanje vrzeli v debeli kovini (običajno debeline več kot 3 mm), predvsem pri varjenju težkih kovinskih konstrukcij in v ladjedelništvu. Glavne značilnosti postopka varjenja s prenosom kapljic so: visoka stabilnost obloka, praktična odsotnost brizganje, zmerno nastajanje varilnih hlapov, dobra omočljivost robov šiva in visoka penetracija, gladka in enakomerna površina zvarnega šiva, zmožnost varjenja pri višjih pogojih in visoka stopnja nanašanja. Zaradi teh prednosti je prenos kovine z majhnimi kapljicami vedno zaželen, kjer je njegova uporaba mogoča, vendar zahteva strogo izbiro in vzdrževanje parametrov varilnega procesa.

Pri MAG varjenju v okolju CO2 je možen samo en način prenosa – s kratkimi stiki.

Prenos impulza kovine elektrode

Pri eni od vrst MIG/MAG varjenja se uporabljajo tokovni impulzi, ki nadzorujejo prehod kapljic kovine elektrode na način, da se pri povprečnih varilnih tokovih (Iav) pod kritično vrednostjo izvede prenos drobnih kapljic kovine. S to metodo nadzora prenosa kovine se tok prisilno spreminja med dvema nivojema, ki se imenujeta osnovni tok (Ib) in impulzni tok (Ii). Osnovni nivo toka, ki je približno enak 50 ... 80 A, je izbran iz pogoja zadostnosti, da se zagotovi vzdrževanje gorenja obloka z rahlim učinkom na taljenje elektrode. Funkcija impulznega toka, ki presega kritični tok (stopnja toka, pri kateri se prenos grobih kapljic kovine preoblikuje v majhne kapljice), je taljenje konca elektrode, tvorba kapljice določene velikosti. , in ločitev te kapljice od konca elektrode z delovanjem elektromagnetne sile (učinek ščipanja). Vsota trajanja impulza (tp) in osnove (tb) določa trenutno obdobje valovanja, njegova recipročna vrednost pa frekvenco valovanja. Hitrost ponavljanja tokovnih impulzov, njihova amplituda in trajanje določajo sproščeno energijo obloka in posledično hitrost taljenja elektrode.

Impulzno obločno varjenje združuje prednosti varjenja s kratkim stikom (kot je nizek vnos toplote in zmožnost varjenja v vseh položajih) in varjenja s prenosom kapljic (brez brizganja in dobro tvorbo kovine zvara).

Med enim tokovnim impulzom se lahko oblikuje od ene do več kapljic, ki se prenesejo v varilni bazen. Tak prenos kovin je optimalen, ko se za vsak tokovni impulz oblikuje in prenese le ena kapljica kovine elektrode, kot je prikazano na spodnji sliki. Za njegovo izvedbo je potrebno skrbno prilagajati varilne parametre IDS, ki se v sodobnih virih energije izvaja samodejno na podlagi sinergijskega nadzora.

MIG/MAG varilni parametri

Parametri načina varjenja s potrošno elektrodo MIG / MAG vključujejo:

Varilni tok (ali hitrost podajanja žice);
- napetost loka (ali dolžina loka);
- polarnost varilnega toka;
- hitrost varjenja;
- dolžina štrleče žice elektrode;
- nagib elektrode (gorilnika);
- položaj varjenja;
- premer elektrode;
- sestavo zaščitnega plina;
- poraba zaščitnega plina.

Vpliv polarnosti toka na postopek MIG/MAG varjenja

Polariteta varilnega toka pomembno vpliva na naravo MIG/MAG varjenja. Torej, pri uporabi obrnjene polarnosti so za varilni postopek značilne naslednje značilnosti:

Povečan vnos toplote v izdelek;
- globlji prodor;
- nižja učinkovitost taljenja elektrod;
- velik izbor izvedljivih vrst prenosa - kovinski, ki vam omogoča izbiro optimalnega (s kratkimi stiki, velika kapljica, mala kapljica, curek, IDS ...).

Medtem ko se pri varjenju na ravni polarnosti opazi naslednje:

Zmanjšan vnos toplote v izdelek;
- manj globoka penetracija;
- visoka učinkovitost taljenja elektrod;
- narava prenosa kovine elektrode je izjemno neugodna (grobe kapljice z nizko pravilnostjo).

Povečan vnos toplote v izdelek Globlji prodor Počasnejša hitrost taljenja elektrod Velik izbor implementiranih vrst kovinskega prenosa, ki vam omogoča izbiro optimalnega (s kratkim stikom, veliko-kapljično, malo-kapljično, curkom, IDS ...)

Zmanjšan vnos toplote v izdelek Manjši prodor Visoka stopnja taljenja elektrode Narava prenosa kovine elektrode je izjemno neugodna (grobe kapljice z nizko pravilnostjo)

kvalitativno primerjalna analiza značilnosti MIG/MAG varjenja na obratni in neposredni polariteti

Razlike v lastnostih loka z direktno in obratno polarnostjo so povezane z razliko v sproščanju toplote obloka na katodi in anodi med varjenjem potrošne elektrode; več toplote nastane na katodi kot na anodi. Spodaj je približna količina sproščanja toplote v različnih odsekih loka za MIG / MAG varjenje (kot produkt padca napetosti v ustreznem območju loka in varilnega toka):

V katodnem območju: 14 V x 100 A = 1,4 kW pri dolžini ≈ 0,0001 mm;

V obločnem stolpcu: 5 V x 100 A = 0,5 kW pri dolžini ≈ 5 mm;

V območju anode: 2,5 V x 100 A = 0,25 kW na dolžini ≈ 0,001 mm.

Razlika v sproščanju toplote v anodnem in katodnem območju določa globlji prodor osnovne kovine pri obratni polariteti, višjo hitrost taljenja elektrode pri ravni polariteti, pa tudi neugoden prenos kovine, opažen pri ravni polariteti, ko se padec nagiba odriniti iz zvarnega bazena.... Slednje je posledica povečane reakcijske sile. Sila reakcije nastane kot posledica reaktivnega delovanja na kapljico curka kovinske pare, ki izhaja iz aktivnega mesta, t.j. območje površine kapljice z najvišjo temperaturo. Reakcijska sila preprečuje, da bi se kapljica ločila od konca elektrode, in ker je pomembna, lahko povzroči prenos kovine z značilnim odbijanjem kapljic stran od loka, ki ga spremlja veliko škropljenje kovine. Delovanje te sile je za red velikosti manjše na obratno polarnost (ko je elektroda anoda) kot na ravno (ko je elektroda katoda).

V povzetem diagramu spodaj prikazana so območja priporočenih kombinacij napetosti obloka in varilnega toka za zvare različnih vrst in različnih prostorskih leg.

/ p>

Vpliv položaja gorilnika in tehnike izdelave zvarov na nastanek zvara.

">

Prednosti in slabosti

Glavne prednosti varilnega postopka MIG / MAG so visoka produktivnost in visoka kvaliteta zvariti. Visoka produktivnost je razložena z odsotnostjo izgubljenega časa za zamenjavo elektrode, pa tudi z dejstvom, da ta metoda omogoča uporabo visokega varilnega toka.

Druga prednost tega načina varjenja je nizek vnos toplote, predvsem pri varjenju s kratkim oblokom (pri varjenju s kratkimi stiki), zaradi česar je ta način najbolj primeren za varjenje tanke pločevine, pa tudi za varjenje v vseh položajih.

Zaradi teh prednosti je postopek MIG/MAG varjenja še posebej primeren za robotsko varjenje.

Slabosti tega postopka v primerjavi z varjenjem s prevlečenimi elektrodami vključujejo naslednje:

Oprema je bolj zapletena in dražja;
- težje je variti na težko dostopnih mestih, saj je gorilnik praviloma večji od držala elektrode in mora biti nameščen blizu varilnega območja, kar ni vedno mogoče;
- bolj zapleteno razmerje med parametri varjenja;
- pri pripravi in ​​čiščenju robov so postavljene višje zahteve;
- močnejše sevanje iz loka.

MIG/MAG varjenje s topljeno žico

Varjenje s polnjeno žico se lahko izvaja z enako opremo kot varjenje s polno žico. Skrajšano ime tega postopka, sprejeto v tujini, je FCAW (Flux Cored Arc Welding).

Žica s topljenim jedrom je cev iz nelegiranega jekla, napolnjena s prahom (fluksom). Spodaj je prikazana zasnova nekaterih vrst žic s plišastim jedrom.

Vsaka vrsta žice s fluksnim jedrom ima svojo sestavo toka. S pomočjo fluksa je mogoče spremeniti značilnosti loka in prenosa kovine elektrode ter metalurške značilnosti nastanka zvara. Zahvaljujoč temu je bilo mogoče premagati nekatere pomanjkljivosti, ki so značilne za postopek MAG varjenja s polno žico. Na primer, žica s fluksnim jedrom omogoča vnašanje legirnih elementov skozi tok v kovino zvara, kar pri uporabi polne žice zaradi poslabšanja vlečnega značaja ni mogoče.

Običajno je FCAW zaščiten s plinom zagotovljen z zunanjim plinom (Gas-shielded FCAW - FCAW-G). Vendar so bile razvite žice, pri katerih se z razgradnjo toka pri segrevanju proizvede zadostna količina zaščitnega plina; To je tako imenovani proces samozaščitenega FCAW (FCAW-S).

V resnici je varjenje s fluksno žico le posebna vrsta varilnega postopka, zaščitenega s plinom. Zato ima enake lastnosti kot pri drugih postopkih varjenja s plinom, saj potrebuje tudi učinkovito plinsko zaščito varilnega območja. Na primer, zahteva po ohranjanju minimalne razdalje med plinsko šobo in obdelovancem velja tudi za FCAW varjenje. Sprejeti je treba previdnostne ukrepe, da preprečite prepih iz odprtih vrat in oken, saj lahko zaščitni plin odpihne v stran. Enako velja za zračne tokove iz prezračevalnih sistemov in celo iz sistemov zračnega hlajenja varilnih strojev.

Funkcije jedra iz polnjene žice

Sestava fluksa je razvita glede na področje uporabe polnjene žice. Glavna funkcija fluksa je odstranjevanje plinov, kot sta kisik in dušik, iz kovine zvara, ki negativno vplivata na mehanske lastnosti zvara. Da bi zmanjšali vsebnost kisika in dušika v kovini zvara, se pretoku žice dodajata silicij in mangan, ki sta deoksidanta in pomagata tudi pri izboljšanju mehanske lastnosti kovinski. Elementi, kot so kalcij, kalij in natrij, se vnašajo v tok, da bi žlindri dali lastnosti, ki izboljšajo zaščito staljene kovine pred atmosferskim zrakom med kristalizacijo kovine.

Poleg tega žlindra zagotavlja:

Oblikovanje površine šiva zahtevanega profila;
- zadrževanje bazena staljene kovine med varjenjem v navpičnem in nadzemnem položaju;
- zmanjšanje hitrosti hlajenja kovine zvarnega bazena.

Poleg tega kalij in natrij prispevata k mehkejšemu (stabilnemu) loku in zmanjšata škropljenje.

Legirni elementi. Legiranje zvarne kovine s fluksom polnjene žice je bolj zaželeno kot legiranje kovine zvara s polno žico (tehnično je lažje vnesti legirne komponente v jedro žice s fluksom žico kot narediti polno žico iz legirana kovina). Običajno se uporabljajo naslednji legirni elementi: molibden, krom, nikelj, ogljik, mangan itd. Dodajanje teh elementov kovini zvara poveča njeno trdnost in duktilnost, hkrati pa tudi mejo tečenja ter izboljša tudi varivost. kovine.

Sestava fluksa določa, ali bo žica s topljenim jedrom rutilnega ali bazičnega tipa (kot je v primeru prevlečenih elektrod).

Uporabljajo se tudi polnjene žice z visoko vsebnostjo kovinskega prahu (kovinska vrvica). Tok te vrste žice z jedrom vsebuje veliko količino železovega prahu, pa tudi dodatke silicija in mangana, ki jih običajno najdemo v trdnih žicah. Nekatere žice vsebujejo tudi do 2 % niklja, kar poveča žilavost pri nizkih temperaturah.

Žice tipa kovinske vrvice se uporabljajo za varjenje čelnih in kotnih zvarov v vseh prostorskih položajih. Zagotavljajo visoke stopnje odlaganja. Zvar je gladek in brez žlindre, kar pomeni, da je mogoče izvesti več prehodov brez predhodnega čiščenja prejšnjega roba.

Področja uporabe

Dandanes se varjenje s prelivno žico uporablja tam, kjer so bile prej prevlečene elektrode uporabljene, na primer v ladjedelništvu in drugih vejah težkega inženiringa za izdelke z debelino več kot 1,5 mm iz običajnih nizkoogljičnih, toplotno odpornih, korozijsko odpornih in nerjavna jekla.

Prednosti varjenja s topljeno žico

Varjenje s topljeno žico ima naslednje prednosti:

Uporaba te metode varjenja je koristna z ekonomskega vidika. Zagotavlja visoke hitrosti varjenje in dolgi intervali gorenja obloka brez prekinitev (saj ni potrebe po pogosti zamenjavi elektrod);
- hkrati praktično ni izgub elektrodne žice;
- metoda zagotavlja sprejemljivo kakovost pri varjenju kovin, za katere je značilna nizka varljivost;
- polnjene žice glavnega tipa so manj občutljive na kontaminacijo osnovne kovine in zagotavljajo tesen šiv z nizko nagnjenostjo k razpokam;
- varjenje se lahko izvaja v vseh prostorskih legah;
- lok in varilni bazen sta dobro vidna;
- po koncu varjenja šiv zahteva le manjšo obdelavo;
- verjetnost nastanka nevarnih napak v zvaru je manjša v primerjavi z varjenjem s polno žico.

Slabosti postopka varjenja FCAW

Nekatere pomanjkljivosti varjenja z jedrno žico so predstavljene spodaj:

Ta način varjenja je zelo občutljiv na prepih (odprta vrata in okna), zračne tokove iz prezračevalnih sistemov in celo iz sistemov zračnega hlajenja varilnih inštalacij;
- dodatni stroški za izgradnjo zaklonišča za varilišče pri delu na prostem;
- v primeru nezadostnega poznavanja varilca značilnosti procesa in razmerja med parametri načina so možne tako resne napake zvara, kot je nezadostna penetracija;
- potrebni so visoki kapitalski izdatki za opremo;
- pri varjenju s polnjenimi žicami, zlasti samozaščitenimi, se oddaja razmeroma velike količine dima.

Električno obločno varjenje se lahko izvaja z opremo, ki proizvaja enosmerni ali izmenični tok. Če delo na izmeničnem toku nima odtenkov v smislu pravilne povezave mase in držala elektrode, potem je pri varjenju z enosmernim tokom zelo pomembna polarnost varilnih elektrod.

Splošni pojmi

Glede na to, kateri pol varilnega stroja je priključen na držalo, se določi vrsta in značilnosti načina varjenja:

• Varjenje na ravni polarnosti vključuje povezavo pozitivnega pola z obdelovanci (maso), ki jih je treba spojiti, in negativnega pola z držalom elektrode.
• Za delo z obrnjeno polarnostjo se polovi zamenjajo (plus za držalo, minus za ozemljitev).

Ne glede na polarnost uporabljenih elektrod ima enosmerno varjenje splošne značilnosti v primerjavi z uporabo izmenične napetosti:

Varjenje v ravni polarnosti

Pri tej metodi povezovanja elektrod je obdelovanec izpostavljen večjemu segrevanju in ne elektrode.... Za ta način je značilno sproščanje bistveno več toplote.

Zato je varjenje z ravno polarnostjo priporočljivo za naslednje operacije:

• Rezanje kovin s katero koli vrsto elektrod.
• Varjenje obdelovancev velike debeline.
• Delo s kovinami z višjim tališčem.

V teh primerih je treba obdelovance segreti do več visoke temperature, za izvedbo teh del je potrebno znatno sproščanje toplote.

Varjenje z obratno polarnostjo

V tem primeru se elektroda bolj segreje, zato se na obdelovanec prenese manj toplotne energije.

Zahvaljujoč temu vam elektrode obrnjene polarnosti omogočajo delo v mehkejšem (občutljivem) načinu.

To je pomembno v mnogih primerih, na primer pri varjenju nerjavnega jekla ali tanke jeklene pločevine, toplotno občutljivih zlitin.

Tudi takšna povezava se uporablja za delo v okolju zaščitnega plina ali pod fluksom.

Določanje zahtevane polarnosti

O tem, kako določiti polarnost elektrod med varjenjem, je veliko polemik, vsaka stran pa daje navidezno pravilne argumente. Nasprotniki zgornje različice se sklicujejo na učbenike o tehnologiji varjenja, objavljene sredi prejšnjega stoletja, in menijo, da so podatki, navedeni v njih, najbolj pravilni.

Vendar je treba upoštevati, da je od takrat prišlo do znatnega izboljšanja varilne opreme in potrošnega materiala. Zato se še vedno ni vredno zanašati na priporočila glede zastarelih tehnologij. Zgoraj opisana izbira polarnosti velja za najbolj pravilno.

Obstaja še ena skupina varilcev, ki menijo, da je vsako delo bolje (ali bolj priročno) opraviti izključno na obrnjeni polarnosti. To je predvsem posledica dejstva, da se v tem načinu elektrode manj držijo in ni nevarnosti izgorevanja kovine. Toda pojav tehnologije inverterskega varjenja je rešil tudi to težavo.

Vredno je biti pozoren na vrsto elektrod. Obstajajo blagovne znamke, ki jih je mogoče uporabljati samo z neposredno ali obratno polarnostjo; kršitev priporočil proizvajalca lahko ne le zaplete postopek varjenja, ampak tudi načeloma onemogoča.

Do danes proizvajalci že ponujajo elektrode, ki lahko delujejo pri kateri koli napetosti in drugačni polarnosti.

Pravilna izbira polarnosti povezovanja elektrod pomaga poenostaviti postopek varjenja in izboljšati kakovost šiva.