Сварка (в частности, металлов) — это технологический процесс, в результате которого получают неразъёмное соединение за счет установления атомных связей между свариваемыми частями. Процесс производится при местном или общем нагреве, пластическом деформировании или при одновременном действии этих факторов. В результате взаимодействия детали и электрода между ними образуется электрическая дуга. За счет этого происходит плавление кромок заготовок.
Сварка неплавящимся электродом (также сварка в защитных газах неплавящимся электродом) — это разновидность сварки, в которой источником теплоты выступает дуговой разряд, возникающий между вольфрамовым или графитовым электродом и изделием. Этот тип является разновидностью методов дуговой сварки плавлением. Даная технология используется в основном для обработки алюминия, магния и их сплавов, а также прочих неферромагнитных металлов (например, нержавеющей стали, бронзы, меди, циркония, никеля).
Графитовые (угольные) электроды в настоящие время находят ограниченное применение. Используются обычно при изготовлении изделий, имеющих неответственное назначение. Наиболее часто в качестве неплавящего электрода используют стержни из вольфрама. Поскольку вольфрам при высоких температурах имеет весьма высокую химическую активность к кислороду, то процесс проводят в среде защитных газов: аргон, гелий и азот. Эти газы являются по отношению к вольфраму и вольфрамовым сплавам инертными.
Разновидности сварки
Выделяют 4 виды сварки неплавящимся электродом. Разделение происходит в зависимости от сложности работы и уровня механизации сварочного процесса.
- Ручная;
- Механизированная;
- Автоматизированная;
- Роботизированная.
Во время ручного вида рабочий ход горелки и смещение заготовки происходит ручным способом. При механизированном виде перемещение горелки происходит вручную, а подача присадочного материала — механически.
При автоматизированном варианте и перемещении сварочной горелки, и подача присадочного материала (проволока) полностью механизированы. Технологический процесс контролирует оператор.
В процессе роботизированного вида все технологические процессы автономны. Рабочие процессы происходят без вмешательства оператора, самостоятельно.
Описание процесса
Неплавящиеся электроды
Как уже упоминалось, используют неплавящиеся электроды двух видов: угольные (или графитовые) и вольфрамовые. Первые используются теперь редко и для неответственных конструкций. Вольфрамовые используются намного шире и чаще. Их толщина от 0,5 мм до 10 мм. Сам стержень может быть как из чистого вольфрама, так и иметь в составе различные примеси: лантан, торий, иттрий. Сплавы по сравнению с чистым материалом имеют лучшие показатели эрозивной стойкости, а также лучше держат токовую нагрузку. Диаметр стержня подбирают в зависимости от силы используемого тока и толщины заготовок, которые сваривают.
Параметры технологичного процесса
Наиболее часто при сварке неплавящимся электродом используют постоянный ток прямой полярности, так как в этом режиме происходит максимальная проплавка металла деталей, которые подлежат соединению. Это достигается за счет эффективного использование энергии: до 85% тепловой энергии идет на проплавку деталей, до 7% - на нагрев электрода, остальное — лучевые потери.
При работе с алюминиевыми заготовками пользуются постоянным током обратной полярности. В этом случае потери тепла могут составить до 50% и при сварке стали такой режим нецелесообразен.
При использовании переменного тока оборудование дополнительно укомплектовывается стабилизатором (необходим для стабилизации электрической дуги) и компенсатором тока.
Сварочное оборудование
Для ручного вида сварочное оборудование включает в себя такие компоненты:
- Генератор постоянного/переменного тока;
- Набор горелок для разных токов;
- Прибор первичного возбуждения дуги (и ее стабилизации);
- Газовое оборудование;
- Средства управления сваркой и газовой блокадой.
Автоматическое оборудование также включает в свой состав генератор тока и сварочный агрегат, который характеризуется такими параметрами: значения сварного тока, напряжение, скорость сварки, диаметр неплавящегося электродного прута, диаметр присадочной проволоки, скорость подачи присадки, расход тяжелого газа.
Преимущества и недостатки
Данный технологический процесс получил наибольшее распространение при работе с цветными металлами и легированными сталями. Он обладает рядом как преимуществ, так и недостатков. К основным преимуществам следует отнести:
Возможности минимального деформирования в свариваемых металлах из-за маленькой зоны прогрева;- Высокое качество соединения за счет использования защитных газов, которые вытесняют кислород;
- Относительно большая скорость выполнения работ;
- Минимальные трудозатраты на последующую обработку шва;
- Относительно широкий спектр свариваемых материалов.
Основные недостатки таковы:
При работе на улице создается возможность выдува защитного газа из зоны сварки. Для борьбы с этим явлением используют заграждения или увеличивают подачу газа, что приводит к увеличению его расхода;- Относительно качественная подготовка металлов перед сваркой;
- Неудобство при работе под острым углом из-за особенностей конструкции горелки;
- Необходимость зачистки места розжига вне зоны сварки.
