Полуавтомат сварочный принцип работы: виды, принцип работы, расходные материалы

Подходящая для больших и / или толстых деталей, сварка MIG часто используется для корпусов и рам транспортных средств, а также в судостроении и конструкционной стали для строительных материалов.Расходный электрод используется для соединения деталей, в результате получается прочный, чистый валик, который можно наносить из любого положения.

Этот метод сварки с использованием вольфрамового электрода обычно используется для небольших деталей, где точность является приоритетом.

Недорогой, портативный и не требующий дополнительного защитного газа, сварка штучной сваркой работает с помощью покрытого флюсом электрода, который при плавлении создает собственный защитный газ.

В этом методе используется полая проволока, заполненная флюсом, которая создает экран, не требуя дополнительного газа. Он имеет высокую скорость осаждения, что делает его быстрым, и часто используется для обработки стали, сплавов железа и никелевых сплавов.

В этом методе используется очень сильное тепло, выделяемое электродом внутри медного сопла горелки, что позволяет создавать широкие сварные швы и сварные швы с отверстиями, часто за один проход.Это полезно для точных приложений, таких как медицинские устройства и электроника.

Этот метод подходит для прецизионной сварки, особенно металлов разной толщины, материала, проводимости или температуры плавления.

Портативные и недорогие газосварочные работы с кислородом и ацетиленом для соединения тонких металлов.

Этот низкотемпературный метод соединяет металлические детали твердотельным сварным швом.Детали плотно скрепляются и свариваются с помощью ультразвуковых акустических колебаний. Это особенно полезно для сварки разнородных металлов.

Узнайте больше от экспертов Force Design

Одна из самых сильных сторон оборудования автоматизации — его гибкость. В сварочном производстве все больший выбор роботизированных манипуляторов, датчиков и «умных» технологий можно объединить для создания индивидуальной системы, которая надежно и эффективно работает с выбранным вами методом сварки. Не уверен, где начать? Мы рады помочь.Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы узнать больше.

Что такое дуговая сварка под флюсом?

Принцип и процедура сварки

При дуговой сварке под флюсом неизолированный металл или электрод с медным покрытием действует как наполнитель и плавится вместе с процессом сварки, а также используется гранулированный флюс, который защищает от атмосферного загрязнения. Тепло создается за счет образования дуги между электродом и металлической заготовкой, которая остается скрытой под флюсом. Флюс становится проводящим, когда образуется расплавленная ванна, а путь тока застревает между электродом и металлической заготовкой.Этот флюс также служит защитой от брызг.

Процесс сварки под флюсом может быть полуавтоматическим или автоматическим. Сварочное оборудование в основном будет иметь источник постоянного тока, приводные ролики для непрерывной подачи электрода, сварочную горелку с бункером для флюса и соплом.

В процессе полуавтоматической сварки нажимается спусковой крючок горелки, и флюс начинает оседать на свариваемом соединении детали. Здесь тип используемого пистолета может быть с подачей потока под действием силы тяжести или нагнетанием флюса под давлением.Флюс не проводит ток и в холодном состоянии не уступает изолятору, поэтому дуга зажигается либо путем постукивания электрода по металлической заготовке, либо перед подачей сварочного тока между металлической заготовкой и электродом остается стальная вата. В качестве альтернативы для этого процесса сварки также используется ток высокой частоты. Во всех трех упомянутых выше методах для покрытия дуги и расплавленного металла используется флюс.

Включены источники питания, и сварочный ток может протекать между электродом и металлической заготовкой.Флюс становится очень проводящим и поддерживается расплавленным флюсом. Опорная пластина, сделанная из стали или меди, используется для поддержки проникновения и расплавленного металла, который находится в большом количестве. Из-за контакта флюса с атмосферой верхняя часть флюса, которая видна, продолжает находиться в твердой гранулированной форме, что позволяет повторно использовать ее и экономить на затратах. Сварочная головка в таких полуавтоматических машинах перемещается вручную вместе с металлическими соединениями заготовок, тогда как в автоматическом сварочном оборудовании либо сварочная головка перемещается по металлической заготовке, закрепленной отдельными приводами, либо заготовка вращается и перемещается под сварочной головкой.Принцип саморегулирующейся дуги применяется здесь для поддержания постоянной длины дуги, при этом, если длина дуги уменьшается по каким-либо причинам, одновременно уменьшаются и напряжение дуги, и ток дуги. Следовательно, скорость выгорания увеличивается, что приводит к удлинению дуги, и происходит обратное, если длина дуги увеличивается по сравнению с нормальной.

SAW подходит только для плоской или горизонтальной угловой сварки.

Преимущества дуговой сварки под флюсом

Скорость наплавки высокая

Глубина проплавления шва

Сварные соединения прочные и хорошего качества

Благодаря возможности автоматизации скорость производства высокая

Требуются навыки сварщика не быть высоким

Из-за низкой защиты дуги от флюса, дыма и света дуги

Ограничения SAW

Ограничения на сварку только низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали и никелевых сплавов

Сварочные позиции ограничены

Хорошо только непрерывная и длинномерная сварка

Возможности нерегулярной подачи проволоки

Обработка флюса требует много времени и дополнительных работ

Удаление шлака после сварки

Газовая дуговая сварка

Газовая дуговая сварка металлов (GMAW)

1 Введение

Сварка — это процесс изготовления, при котором две металлические детали постоянно соединяются путем приложения тепла или давления, либо того и другого вместе.Соединение происходит плавлением и сплавлением: плавлением основных металлов и нанесением присадочного металла. Это достигается за счет плавления деталей и добавления присадочного материала для образования ванны расплавленного материала (сварочной ванны), которая остывает и становится прочным швом. (Википедия)

Проверьте свою работу на плагиат

Viper — это быстрый и простой способ проверить вашу работу на плагиат. Система онлайн-сканирования сопоставит вашу работу с более чем 5 миллиардами онлайн-источников за считанные секунды.

Некоторые преимущества сварки заключаются в том, что она обеспечивает прочное и плотное соединение двух деталей, экономична, проста и может быть механизирована и автоматизирована.Однако сварка приводит к внутренним напряжениям, деформациям и изменениям микроструктуры в области сварного шва.

GMAW в настоящее время является одним из самых популярных методов сварки, особенно в промышленных условиях, поскольку он привел к упрощению процесса сварки. GMAW считается одним из самых простых в освоении и выполнении сварочных процессов. Это связано с тем, что в процессе работы источник питания фактически выполняет всю работу, регулируя параметры сварки для работы в различных условиях. GMAW широко используется в листовой и автомобильной промышленности.Он заменил клепку и контактную точечную сварку. Он также нашел применение в роботизированной сварке, где роботы обрабатывают детали и сварочный пистолет, чтобы повысить стабильность и скорость производственного процесса.

Изменение тенденций в сварке с SMAW на GMAW на малых и средних предприятиях, в основном в автомобильной промышленности. Причина — попытка производителей сохранить качество и снизить стоимость. Позднее было отмечено, что GMAW не использовался ранее из-за ограничения неполного сплавления, которое не было предпочтительным для изготовления мостов и конструкций.Однако с развитием технологии GMAW, такой как развитие импульсного режима распыления металла, применение сварочного процесса увеличилось. Затем произошел некоторый прогресс в импульсной дуговой сварке металлическим электродом за счет распыления при низких средних токах. В GMAW хорошая теплопроводность и электрическая проводимость процесса действуют как недостаток, поскольку такие свойства приводят к чрезмерному нагреву основных металлов. Следовательно, ограничение использования процесса газовой дуговой сварки. Эти проблемы решаются при импульсной газовой дуговой сварке металлическим электродом (GMAW-P).Еще одним достижением в GMAW является использование двойного электрода в процессе сварки для увеличения скорости производства. DE-GMAW позволяет увеличивать ток плавления, контролируя ток основного металла на желаемом уровне. Они также разработали модель для корреляции изменения сопротивления основного металла, необходимого для достижения желаемого тока основного металла. Затем появился процесс лазерной гибридной сварки, который сегодня популярен в автомобильной промышленности. Они описывают взаимодействие лазера с GMAW во время сварки и обсуждают различные переменные, участвующие в процессе.Позже инженеры рассмотрели модели сплошной проволоки с капельным переносом. Они описали имитационные модели: SFBT (теория статического баланса сил), PIT (теория неустойчивости пинча) и теория VOF. Они пришли к выводу, что результаты, полученные VOF, подтверждаются экспериментальными результатами. С развитием технологии GMAW его приложения открыли новые горизонты. Поэтому важно подробно изучить этот процесс.

Цель этого отчета — представить параметры процесса, влияние переменных процесса и оборудования на процесс сварки, а также системы контроля и управления.Кратко обсуждаются преимущества, недостатки и применения процесса GMAW.

Ожидается, что этот отчет поможет будущим исследователям в их исследовательских усилиях, так как он будет служить обзором литературы и руководством по процессу газовой дуговой сварки.

2 Методология

В этом разделе кратко описываются типы сварочных процессов, а затем основное внимание уделяется процессу GMAW. В этом разделе представлены различные методы процесса GMAW, режимы переноса металла.Особое внимание уделяется параметрам процесса в процессе GMAW, используемому оборудованию, а также системам контроля и управления. При разработке процесса сварки необходимо учитывать влияние различных переменных процесса. У каждого приложения есть свои уникальные требования и ограничения. Они будут связаны с параметрами, которыми можно управлять или нет. Кроме того, используемое оборудование вызывает большую озабоченность с точки зрения его простоты в эксплуатации, управлении и использовании. Важно знать переменные процесса, которые будут влиять на процесс сварки, и их взаимосвязь с другими параметрами.

Возникающей потребностью сварочного процесса является его автоматизация. С использованием роботов в сварке возникла необходимость автоматизировать весь процесс, а также контролировать и контролировать работу и качество сварки. Обсуждаются различные системы контроля и управления, которые исследуются и недавно были внедрены в отрасли.

2.1 Сварочные процессы

Различные сварочные процессы были разработаны и используются в сварочной промышленности в зависимости от их применения, источника энергии, такого как механический, электрический, химический или оптический, свариваемых металлов, расположения металлов, стоимости и т. Д.

Три широких класса:

• Твердотельная сварка
• Сварка плавлением
• Пайка и пайка

2.1.1 Сварка в твердом состоянии

Сварка в твердом состоянии — это процесс сварки, при котором две заготовки соединяются под давлением, обеспечивающим тесный контакт между ними, и при температуре, существенно ниже точки плавления основного материала (Копелиович). Два материала связываются за счет диффузии межфазных атомов. К этому классу относятся следующие процессы:

• Кузнечная сварка (FOW)
• Холодная сварка (CW)
• Сварка трением (FRW)
• Сварка взрывом (EXW)
• Диффузионная сварка (DFW)
• Ультразвуковая сварка (USW)

Хотя эти процессы имеют преимущества, они требуют тщательной подготовки поверхности, такой как обезжиривание, удаление оксидов и шлифовка щеткой или шлифованием.К тому же эти процессы дороги.

2.1.2 Пайка и пайка.

Пайка и пайка включают плавление присадочного металла, который затем течет в пространство между близко расположенными основными металлами и затвердевает. При пайке температура плавления присадочного металла ниже 800 ° F, а при пайке выше этой температуры. В обоих этих процессах температура плавления присадочного металла ниже, чем у основных металлов. Наполнитель распределяется между правильно подогнанными деталями за счет капиллярного притяжения.

Некоторыми недостатками являются удаление остатков флюса для предотвращения коррозии, отсутствие газовой защиты может вызвать пористость соединения, большие секции не могут быть соединены, наполнители могут содержать токсичные компоненты и дорогостоящие наполнители.

2.1.3 Сварка плавлением

Сварка плавлением включает частичное плавление двух элементов, свариваемых источником тепла и соединенных в одно целое. Тепловая энергия, необходимая для плавления, обычно поставляется химическими или электрическими средствами.Он может использовать присадочный материал, такой как расходный электрод или проволока. Сварка плавлением использует защитный слой, такой как газовая защита или флюс, который плавится и образует вязкий шлак на металле шва, который затвердевает и удаляется позже.

2.2. Газовая дуговая сварка (GMAW)

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), сварка в среде инертного газа (MIG) или сварка в активном газе (MAG) — это полуавтоматический или автоматический процесс дуговой сварки, при котором металлы соединяются путем нагрева их до точки плавления с помощью электрической дуги.Сплошная плавящаяся электродная проволока и защитный газ подают через сварочную горелку. MIG предполагает использование инертного газа, в то время как MAG использует активный газ, такой как кислород или диоксид углерода.

2.2.1 Процесс GMAW

Процесс газовой дуговой сварки металлическим электродом обычно состоит из дуги постоянного напряжения, постоянного тока (также могут использоваться системы постоянного или переменного тока), горящей между тонким неизолированным металлическим проволочным электродом и заготовкой. Область дуги и сварного шва заключена в защитный газовый экран, подаваемый через сварочную горелку.Непрерывный расходуемый проволочный электрод подается из катушки через сварочную горелку / горелку, которая подключается к положительному выводу в зоне сварки.

2.2.1.1 Параметры. Параметры процесса GMAW:

• Защитный газ
• Размер электрода
• Электрический параметр: напряжение и ток (используется постоянный ток)
• Скорость подачи (электрода)
• Скорость передвижения

Защитный газ, такой как диоксид углерода или смесь диоксида углерода и аргона, помогает защитить расплавленный металл от реакции с атмосферой.Расплавленный металл при воздействии на него вступает в реакцию с кислородом, азотом и водородом в окружающей среде. Защитный газ течет через горелку и кабельную сборку и выходит из сопла горелки вместе со сварочной проволокой для экранирования и защиты расплавленной сварочной ванны. Риск реакции металла с атмосферой ограничивает использование GMAW в помещениях, поскольку ветер на улице может унести защитный газ от обрабатываемой детали и вызвать реакцию.

Расходный провод обычно представляет собой низкоуглеродистую сталь медного цвета, на которую нанесено гальваническое покрытие тонким слоем меди для защиты от ржавчины, улучшения электропроводности, увеличения срока службы контактного наконечника и улучшения характеристик дуги.

2.2.2 Методы GMAW. GMAW можно выполнить тремя способами:

• Полуавтоматическая сварка — подача проволоки контролируется оборудованием, а движение сварочной горелки осуществляется вручную. Также называется ручной сваркой.
• Машинная сварка — пистолет подключен к манипулятору (не ручной). Управление манипулятором постоянно регулируется оператором.
• Автоматическая сварка — сварка без постоянной регулировки органов управления сварщиком или оператором.

2.2.3 Режим переноса металла в GMAW. GMAW использует четыре различных режима для переноса металла от электрода к заготовке. Это:

Глобальный режим передачи

• Передача короткого замыкания
• Шаровидный перенос
• Распылительная передача
• Импульсно-распылительный перенос

2.2.3.1 КЗ

Передача короткого замыкания относится к сварке, достигаемой путем короткого замыкания (касания) сварочной проволоки с основным металлом от 90 до 200 раз в секунду.Скорость подачи проволоки, напряжения и скорость наплавки обычно ниже, чем при других типах переноса металла, таких как перенос распылением. Это облегчает сварку тонких или толстых металлов в любом положении.

Типичный цикл короткого замыкания можно резюмировать в следующих этапах:

Короткое замыкание электрода на основной металл. Никакая дуга и ток не проходят через электродную проволоку и основной металл.

Сопротивление электродной проволоки увеличивается, вызывая ее нагрев, плавление и сужение.

Электродная проволока отделяется от сварочной ванны, образуя дугу.

Осаждается небольшая часть электродной проволоки, которая образует сварочную ванну.

Длина дуги и напряжение нагрузки максимальные.

Тепло дуги сглаживает лужу и увеличивает диаметр наконечника электрода.

Скорость подачи проволоки превышает нагрев дуги, и проволока снова приближается к основному металлу.

Цикл короткого замыкания начинается снова.

2.2.3.2 Глобальный перенос

Глобальный перенос относится к состоянию перехода между коротким замыканием и переносом струйной дуги.Большие шарики проволоки выходят из конца электродной проволоки и попадают в сварочную ванну. Этот тип режима передачи возникает, когда параметры сварки, такие как напряжение, сила тока и скорость подачи проволоки, несколько выше, чем настройки для передачи короткого замыкания.

2.2.3.3 Распылительная дуга

Перенос дуги распылением означает распыление потока крошечных капель расплава через дугу от электродной проволоки к основному металлу. При переносе струйной дугой используются относительно высокие значения напряжения, скорости подачи проволоки и силы тока по сравнению с переносом при коротком замыкании.Для достижения наилучших результатов используется инертный защитный газ, богатый аргоном.

2.2.3.4 Перенос импульсным распылением

В режиме переноса импульсного распыления источник питания переключается между высоким током переноса распыления и низким фоновым током. Он отличается от переноса распылением тем, что позволяет переохлаждать сварочную ванну во время фонового цикла. В каждом цикле одна капля переходит от электрода в сварочную ванну. Низкий фоновый ток позволяет в режиме импульсного распыления сваривать толстые секции с более высокой энергией, чем передача при коротком замыкании, обеспечивая таким образом более высокий средний ток и улучшенное плавление боковых стенок.Его можно использовать для снижения тепловложения и уменьшения деформации, когда высокие скорости движения не нужны или не могут быть достигнуты из-за ограничений оборудования или производительности.

2.2.4 Переменные процесса

Параметры процесса GMAW влияют на эффективность сварки и качество сварки. Эти переменные либо действуют сами по себе, влияя на конечный продукт, либо взаимодействуют друг с другом и влияют на проплавление сварного шва, геометрию валика. Важно изучить эти переменные и установить их пределы для желаемого процесса сварки и хорошего общего качества сварки.Достаточное проплавление, высокая скорость нагрева и правильный профиль сварки делают сварное соединение качественным. На них влияют сварочный ток, напряжение дуги, скорость сварки и параметры защитного газа. В таблице 1 показано влияние различных технологических параметров на глубину проплавления, скорость наплавки, размер и ширину валика.

Таблица 1: Влияние переменных процесса на пенетрацию, скорость наплавки, размер и ширину валика.

изменение произойдет, если ток поддерживается скоростью подачи проволоки.http://products.asminternational.org/hbk/index.jsp

Переменные процесса перечислены и описаны ниже:

• Сварочный ток (скорость подачи электрода)
• Полярность
• Напряжение дуги (длина дуги)
• Скорость передвижения
• Удлинитель электрода
• Ориентация электрода (угол наклона пистолета)
• Диаметр электрода

2.2.4.1 Сварочный ток

Сварочный ток — это сила тока в электросети во время сварки.В GMAW используются источники постоянного напряжения (напряжения), поэтому считается, что сила тока регулируется скоростью подачи проволоки. Сварочный ток считывается с измерителя источника питания или часто используется отдельный амперметр. Общий сварочный ток или ток, подаваемый на дугу, определяется скоростью подачи проволоки, настройкой напряжения холостого хода и настройкой крутизны на источнике сварочного тока (Рисунок 1 и Рисунок 2). Чем выше скорость подачи проволоки, тем выше сварочный ток. Однако скорость подачи проволоки определяет только баланс между сварочным током и напряжением нагрузки на дуге.Когда все другие переменные остаются постоянными, увеличение сварочного тока приводит к увеличению глубины и ширины проплавления, скорости наплавки и размера сварного шва.

Это делает дугу GMAW саморегулирующейся. то есть, если сварщик отводит горелку от заготовки, увеличивая длину дуги и напряжение дуги, источник питания понижает ток дуги, чтобы сжечь проволоку с меньшей скоростью, пока не будет восстановлено заданное напряжение дуги. Если сварщик подтолкнул горелку к работе — укорачивая дугу и уменьшая напряжение дуги, — источник питания быстро увеличивал сварочный ток, чтобы сжечь больше проволоки, пока не будет восстановлено заданное напряжение дуги.

Недорогая онлайн-программа для проверки плагиата

Viper — это быстрый и простой способ проверить вашу работу на плагиат. Система онлайн-сканирования сопоставит вашу работу с более чем 5 миллиардами онлайн-источников за считанные секунды.

2.2.4.2 Полярность

Полярность описывает электрическое соединение электрода (сварочного пистолета) с клеммой источника питания. Когда вывод питания пистолета подключен к положительному выводу, полярность обозначается как положительный электрод постоянного тока (DCEP).

Когда электрод или питание пистолета подключено к отрицательной клемме, полярность обозначается как отрицательная полярность электрода постоянного тока (DCEN). Когда используется переменный ток (AC), полярность меняется каждые полупериод 50 или 60 Гц. В GMAW обычно используется DCEP, поскольку он дает стабильную дугу, плавный перенос металла, относительно низкий уровень разбрызгивания, хорошие характеристики сварного шва и глубокое проплавление для широкого диапазона сварочных токов.

С другой стороны, DCEN приводит к тому, что размер расплавленных капель имеет тенденцию к увеличению, а перенос капель становится неравномерным (рис. 3).Это увеличивает разбрызгивание крупных зерен. Для DCEN были разработаны некоторые провода с уникальным химическим составом, которые дают отличные результаты на оцинкованных листах.

Дуговая сварка металлическим электродом в газе с переменной полярностью (VP-GMAW) — это современная тенденция в сварочной промышленности. Инверторные импульсные источники питания позволяют комбинировать полярности DCEP и DCEN в различных количествах (Рисунок 4). В своем исследовании Harwig et al. (2000) показали, что VP-GMAW может использоваться для сварки тонких алюминиевых листов. Они отметили, что при полярности DCEN происходит образование капель, которые передаются по дуге за счет полярности DCEP.Они сказали, что DCEN может быть добавлен до 60% к току, после чего дуга становится нестабильной.

2.2.4.3. Напряжение дуги

Напряжение дуги — это величина напряжения между электродом и деталью. Напряжение дуги и длина дуги используются как взаимозаменяемые. Напряжение дуги — приблизительное средство определения физической длины дуги в электрических терминах. Однако одна физическая длина дуги может давать разные показания напряжения дуги в зависимости от таких факторов, как защитный газ, ток и удлинение электрода.Если все эти переменные поддерживаются постоянными, напряжение дуги и длина дуги могут быть коррелированы, то есть с увеличением настройки напряжения длина дуги увеличивается. Сварщиков интересует длина дуги, но напряжение дуги легко контролировать и его необходимо указывать в процедурах сварки. Следовательно, чаще всего используется термин напряжение дуги, чем длина дуги.

Напряжение дуги контролирует высоту и ширину сварного шва. Любое увеличение напряжения дуги от определенного значения приводит к сглаживанию валика и увеличению ширины зоны плавления.Очень высокое напряжение приводит к пористости, разбрызгиванию (нестабильная дуга) и подрезанию. Однако меньшее напряжение, чем требуется, приведет к более узкому сварному шву с более высоким гребнем, т. Е. К отрезкам проволоки на изделии. Следовательно, напряжение должно быть установлено на полпути между высоким / низким напряжением.

2.2.4.4. Скорость передвижения

— это скорость, с которой сварщик перемещает электрод вдоль стыка для выполнения сварного шва. Технически это линейная скорость, с которой дуга перемещается вдоль сварного шва. Плавление сварного шва всегда максимально при промежуточной скорости движения, когда все остальные условия постоянны.Если используется низкая скорость перемещения, дуга будет воздействовать на расплавленную сварочную ванну, а не на основной металл, и, следовательно, влиять на эффективность проплавления. Большое увеличение скорости движения приведет к уменьшению тепловой энергии на основном металле. На высокой скорости скорость плавления основного металла сначала увеличивается, а затем уменьшается. При дальнейшем увеличении скорости движения может возникнуть подрез по краям сварного шва из-за недостаточного осаждения присадочного металла на пути, оплавленном дугой.

Высокоскоростной GMAW означает использование высоких скоростей движения.Компания Rapid Arc использует импульсный GMAW для увеличения скорости движения, уменьшения разбрызгивания, работы вне положения и меньшего тепловложения. Они достигают высоких скоростей движения за счет более низкого напряжения дуги, т. Е. Меньшей длины дуги, что уменьшает разбрызгивание и размытие профиля валика, обеспечивая высокую скорость движения резака. Они разделили быстрый сигнал на четыре части (рисунок 5):

• Импульс: внезапное увеличение тока увеличивает энергию дуги и формирует и сжимает каплю расплава, выходящую из конца электрода.
• Подъем лужи: снижение тока ослабляет силу плазмы, сжимая лужу, позволяя ей подниматься к капле.
• Короткое замыкание: дуга схлопывается, и капля касается сварочной ванны.
• Отталкивание лужи: сразу после кратковременного прерывания дуги плавный импульс плазмы отталкивает лужу и кондиционирует кончик электрода. Это обеспечивает надежное разделение кончика проволоки и лужи, что обеспечивает стабильный ритм цикла.

2.2.4.5 Ориентация электродов

Ориентация электрода — это угол оси электрода по отношению к направлению движения. Это называется углом перемещения. С другой стороны, это может быть угол оси электрода с рабочей поверхностью. Это называется рабочим углом. Когда электрод направлен в направлении, противоположном направлению движения, это приводит к возникновению угла следа и называется техникой сварки назад. Когда электрод указывает в направлении движения, возникает угол опережения, и это называется техникой прямой сварки.

Максимальное заглубление достигается при угле заднего хода от 5 до 15 ° (от перпендикуляра). Это также обеспечивает узкую, выпуклую поверхность и защиту расплавленной сварочной ванны. Однако передний угол хода обеспечивает лучшую видимость сварщика и более плоскую поверхность шва. Это более часто используемый метод. Для таких материалов, как алюминий, предпочтителен передний угол, поскольку он обеспечивает очищающее действие перед расплавленным металлом сварного шва, что способствует смачиванию и снижает окисление основного материала.Это связано с тем, что передний угол электрода выталкивает расплавленный металл и шлак впереди сварного шва.

При выполнении угловых швов в горизонтальном положении рабочий угол должен составлять около 45 ° к вертикальному элементу.

2.2.4.6. Удлинитель электрода

Расстояние между последней точкой электрического контакта (обычно контактным наконечником пистолета или трубкой) и концом электрода. Увеличение количества этого расширения вызывает увеличение электрического сопротивления.Это, в свою очередь, генерирует дополнительное тепло в электроде, что способствует более высокой скорости плавления электрода. Без увеличения напряжения дуги дополнительный металл будет осаждаться в виде узкого сварного шва с высоким гребнем. Оптимальное удлинение электрода обычно составляет от 6,4 до 13 мм для короткозамкнутого переноса и от 13 до 25 мм для распыления и шарового переноса.

2.2.4.7. Диаметр электрода

Влияет на конфигурацию сварного шва. Электрод большего размера требует более высокого минимального тока, чем электрод меньшего размера, для достижения тех же характеристик переноса металла.Более высокие токи, в свою очередь, вызывают дополнительное плавление электрода и более крупные и более жидкие сварочные отложения. Более высокие токи также приводят к более высоким скоростям наплавки и большему проникновению, но могут препятствовать использованию некоторых электродов в вертикальном и верхнем положениях.

2.2.5 Оборудование

Базовая сборка GMAW, содержащая компоненты оборудования, показана на рисунке 6. Важно изучить каждую часть оборудования, чтобы достичь требуемого качества сварки. Каждое приложение GMAW будет иметь определенные требования для каждой части.Следовательно, их можно контролировать или модифицировать, чтобы изменить процесс сварки для достижения хорошей эффективности и качества сварки.

Основное оборудование для типичной установки GMAW включает:

• Сварочный пистолет
• Устройство подачи электродов
• Механизм управления сваркой
• Источник питания
• Источник электродов
• Регулируемый защитный газ

Для автоматического сварочного оборудования блок подачи проволоки, токовый контакт и газовый баллон объединены в одной сварочной головке (Рисунок 7).Для полуавтоматической сварки гибкость обычно достигается за счет отделения устройства подачи проволоки от горелки и пропускания проволоки, газа, тока и охлаждающей воды через гибкий трубопровод. При использовании этих систем необходимо учитывать сложности с подачей проволоки. Требуются двигатели большой мощности, чтобы проталкивать проволоку на несколько ярдов. Проволока из черных металлов может подаваться через гладкие, гибкие и жесткие спиральные стальные трубки подачи проволоки. Но алюминий и цветные металлы трудно пропускать через трубы, пока они не будут покрыты нейлоном.Трудности подачи проволоки возрастают с уменьшением диаметра проволоки.

Сварочный ток в аппарате GMAW подводится к проводу, передавая его на медную трубку. Изменение точки захвата тока может изменить сопротивление между контактом и дугой и вызвать изменения скорости выгорания из-за его влияния на общее сопротивление цепи. При использовании больших токов или металлов с высоким сопротивлением токовая контактная трубка укорачивается или оснащается наконечником с малым диаметром наконечника, чтобы уменьшить отклонения.

Приготовление воды требуется для оборудования с автоматическими сварочными головками и оборудования, которое работает при напряжении около 250 А.Водяное охлаждение и хромированная поверхность облегчают удаление дыма и брызг из сопла.

• КАБЕЛЬ ПИТАНИЯ (ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ)
• КАБЕЛЬ ПИТАНИЯ (ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ)
• НАПРЯЖЕНИЕ СВАРКИ
• И ТЕКУЩЕЕ ОБНАРУЖЕНИЕ
• 115 В перем. Тока IN
• К ПЕРВИЧНОМУ ПИТАНИЮ 230/460/575 В
• ОХЛАЖДАЮЩАЯ ВОДА В
• ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ В
• К ДВИГАТЕЛЮ ПЕРЕВОЗКИ
• 115 В перем. Тока в режиме запуска / остановки движения
• МОТОР ПОДАЧИ ПРОВОДА
• ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ В
• ОХЛАЖДАЮЩАЯ ВОДА В
• ВЫХОД ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ

Части GMAW подробно обсуждаются ниже.

2.2.5.1 Сварочный пистолет

Отвечает за подачу электрического тока к электроду, направление его к обрабатываемой детали и пропускание защитного газа в зону сварки. Выбор сварочного пистолета имеет решающее значение, но его часто игнорируют по сравнению с источником питания, механизмом подачи проволоки и защитным газом, которые являются наиболее дорогостоящими. Правильный выбор может обеспечить хорошие сварные швы и производительность. Для различных применений используются разные типы пистолетов: сверхмощные пистолеты для сильноточного и крупносерийного производства, а также легкие пистолеты для слаботочной сварки и сварки в нерабочем положении.На рисунке 8 показан наиболее часто используемый пистолет с воздушным охлаждением. Пистолет с водяным охлаждением используется для высоких токов. Сварочные пистолеты рассчитываются по допустимой токовой нагрузке. Если используется инертный газ, рейтинг пистолета снижается в гораздо меньшей степени. Сварочная горелка может быть оборудована собственным устройством подачи электродов.

Детали сварочного пистолета

• Задний конец — это вывод питания, который соединяет пистолет и кабель питания с механизмом подачи проволоки. Это соединение должно быть плотным. Плохое соединение между пистолетом и устройством подачи может вызвать электрическое сопротивление во всей системе.Это приведет к перегреву, что может привести к повреждению пистолета или механизма подачи проволоки. Это также может вызвать утечку газа и плохую проводимость, что может привести к неустойчивой дуге и плохому качеству сварки. Обычно на соединении между кабелем питания и механизмом подачи проволоки обеспечивается поддерживающая разгрузка от натяжения. Это способствует хорошей подаче проволоки, что обеспечивает стабильную дугу и качественные сварные швы. Существует еще один вариант выбора пистолета с несколькими питателями для различных приложений GMAW, снижая общую стоимость.
• Контактная трубка: используется для передачи сварочного тока на электрод и для направления электрода к изделию.Обычно он изготавливается из меди или медного сплава и электрически подключается к источнику питания с помощью кабеля питания. Отверстие в трубке для ввода провода на 0,13–0,25 мм больше используемого провода, больше для алюминия и цветных металлов. Нейлоновая футеровка используется для цветных металлов и алюминиевых электродов. Эту внутреннюю поверхность трубки необходимо заменить в случае чрезмерного износа, который может привести к плохому электрическому контакту.
• Расходные материалы (сопла и наконечники): Сопло сварочного пистолета направляет защитный газ в зону сварки.Для защиты расплавленного сварного шва от газов окружающей среды необходимо поддерживать равномерный поток. Сопла большего размера используются для сильноточных работ с большой сварочной ванной, а маленькие сопла — для слаботочных работ.

Расходные материалы выбираются исходя из долговечности, а не цены. Это снижает затраты на замену деталей и время переналадки. Контактные наконечники без резьбы с большим основанием, которые надежно прилегают к диффузору, обеспечивают хорошую электропроводность и теплопередачу. Важно использовать прочные наконечники и сопла, обеспечивающие хорошее газовое покрытие, чтобы обеспечить хорошее зажигание дуги, меньшее разбрызгивание, а также меньшее количество доработок и чисток.

• Канал для электрода и опора футеровки : защищает и направляет электрод от подающих роликов к пистолету и контактной трубке. Они соединены с кронштейном рядом с подающими роликами на двигателе подачи электродов. Для хорошей стабильности дуги необходимо поддерживать бесперебойную подачу электродов.

Гильза является наиболее важным компонентом пистолета GMAW из-за проблем, которые могут возникнуть из-за нее. Стальная футеровка используется для стальных и медных электродов, тогда как nylo

газовая дуговая сварка металла (GMAW)

1 Введение

Сварка — это процесс изготовления, при котором две металлические детали постоянно соединяются путем приложения тепла или давления, либо того и другого вместе.Соединение происходит плавлением и сплавлением: плавлением основных металлов и нанесением присадочного металла. Это достигается за счет плавления деталей и добавления присадочного материала для образования ванны расплавленного материала (сварочной ванны), которая остывает и становится прочным швом. (Википедия)

Некоторые преимущества сварки заключаются в том, что она обеспечивает прочное и плотное соединение двух деталей, экономична, проста и может быть механизирована и автоматизирована. Однако сварка приводит к внутренним напряжениям, деформациям и изменениям микроструктуры в области сварного шва.

GMAW в настоящее время является одним из самых популярных методов сварки, особенно в промышленных условиях, поскольку он привел к упрощению процесса сварки. GMAW считается одним из самых простых в освоении и выполнении сварочных процессов. Это связано с тем, что в процессе работы источник питания фактически выполняет всю работу, регулируя параметры сварки для работы в различных условиях. GMAW широко используется в листовой и автомобильной промышленности. Он заменил клепку и контактную точечную сварку.Он также нашел применение в роботизированной сварке, где роботы обрабатывают детали и сварочный пистолет, чтобы повысить стабильность и скорость производственного процесса.

Изменение тенденций в сварке с SMAW на GMAW на малых и средних предприятиях, в основном в автомобильной промышленности. Причина — попытка производителей сохранить качество и снизить стоимость. Позднее было отмечено, что GMAW не использовался ранее из-за ограничения неполного сплавления, которое не было предпочтительным для изготовления мостов и конструкций.Однако с развитием технологии GMAW, такой как развитие импульсного режима распыления металла, применение сварочного процесса увеличилось. Затем произошел некоторый прогресс в импульсной дуговой сварке металлическим электродом за счет распыления при низких средних токах. В GMAW хорошая теплопроводность и электрическая проводимость процесса действуют как недостаток, поскольку такие свойства приводят к чрезмерному нагреву основных металлов. Следовательно, ограничение использования процесса газовой дуговой сварки. Эти проблемы решаются при импульсной газовой дуговой сварке металлическим электродом (GMAW-P).Еще одним достижением в GMAW является использование двойного электрода в процессе сварки для увеличения скорости производства. DE-GMAW позволяет увеличивать ток плавления, контролируя ток основного металла на желаемом уровне. Они также разработали модель для корреляции изменения сопротивления основного металла, необходимого для достижения желаемого тока основного металла. Затем появился процесс лазерной гибридной сварки, который сегодня популярен в автомобильной промышленности. Они описывают взаимодействие лазера с GMAW во время сварки и обсуждают различные переменные, участвующие в процессе.Позже инженеры рассмотрели модели сплошной проволоки с капельным переносом. Они описали имитационные модели: SFBT (теория статического баланса сил), PIT (теория неустойчивости пинча) и теория VOF. Они пришли к выводу, что результаты, полученные VOF, подтверждаются экспериментальными результатами. С развитием технологии GMAW его приложения открыли новые горизонты. Поэтому важно подробно изучить этот процесс.

Цель этого отчета — представить параметры процесса, влияние переменных процесса и оборудования на процесс сварки, а также системы контроля и управления.Кратко обсуждаются преимущества, недостатки и применения процесса GMAW.

Ожидается, что этот отчет поможет будущим исследователям в их исследовательской деятельности, так как он будет служить обзором литературы и руководством по процессу газовой дуговой сварки.

2 Методология

В этом разделе кратко описываются типы сварочных процессов, а затем основное внимание уделяется процессу GMAW. В этом разделе представлены различные методы процесса GMAW, режимы переноса металла.Особое внимание уделяется параметрам процесса в процессе GMAW, используемому оборудованию, а также системам контроля и управления. При разработке процесса сварки необходимо учитывать влияние различных переменных процесса. У каждого приложения есть свои уникальные требования и ограничения. Они будут связаны с параметрами, которыми можно управлять или нет. Кроме того, используемое оборудование вызывает большую озабоченность с точки зрения его простоты в эксплуатации, управлении и использовании. Важно знать переменные процесса, которые будут влиять на процесс сварки, и их взаимосвязь с другими параметрами.

Возникающей потребностью сварочного процесса является его автоматизация. С использованием роботов в сварке возникла необходимость автоматизировать весь процесс, а также контролировать и контролировать работу и качество сварки. Обсуждаются различные системы контроля и управления, которые исследуются и недавно были внедрены в отрасли.

2.1 Сварочные процессы

Различные сварочные процессы были разработаны и используются в сварочной промышленности в зависимости от их применения, источника энергии, такого как механический, электрический, химический или оптический, свариваемых металлов, расположения металлов, стоимости и т. Д.

Три широких класса:

• Твердотельная сварка
• Сварка плавлением
• Пайка и пайка

2.1.1 Сварка в твердом состоянии

Сварка в твердом состоянии — это процесс сварки, при котором две заготовки соединяются под давлением, обеспечивающим тесный контакт между ними, и при температуре, существенно ниже точки плавления основного материала (Копелиович). Два материала связываются за счет диффузии межфазных атомов. К этому классу относятся следующие процессы:

• Кузнечная сварка (FOW)
• Холодная сварка (CW)
• Сварка трением (FRW)
• Сварка взрывом (EXW)
• Диффузионная сварка (DFW)
• Ультразвуковая сварка (USW)

Хотя эти процессы имеют преимущества, они требуют тщательной подготовки поверхности, такой как обезжиривание, удаление оксидов и шлифовка щеткой или шлифованием.К тому же эти процессы дороги.

2.1.2 Пайка и пайка.

Пайка и пайка включают плавление присадочного металла, который затем течет в пространство между близко расположенными основными металлами и затвердевает. При пайке температура плавления присадочного металла ниже 800 ° F, а при пайке выше этой температуры. В обоих этих процессах температура плавления присадочного металла ниже, чем у основных металлов. Наполнитель распределяется между правильно подогнанными деталями за счет капиллярного притяжения.

Некоторыми недостатками являются удаление остатков флюса для предотвращения коррозии, отсутствие газовой защиты может вызвать пористость соединения, большие секции не могут быть соединены, присадочные материалы могут содержать токсичные компоненты и дорогостоящие присадочные материалы.

2.1.3 Сварка плавлением

Сварка плавлением включает частичное плавление двух элементов, свариваемых источником тепла и соединенных в одно целое. Тепловая энергия, необходимая для плавления, обычно поставляется химическими или электрическими средствами.Он может использовать присадочный материал, такой как расходный электрод или проволока. Сварка плавлением использует защитный слой, такой как газовая защита или флюс, который плавится и образует вязкий шлак на металле шва, который затвердевает и удаляется позже.

2.2. Газовая дуговая сварка (GMAW)

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), сварка в среде инертного газа (MIG) или сварка в активном газе (MAG) — это полуавтоматический или автоматический процесс дуговой сварки, при котором металлы соединяются путем нагрева их до точки плавления с помощью электрической дуги.Сплошная плавящаяся электродная проволока и защитный газ подают через сварочную горелку. MIG предполагает использование инертного газа, в то время как MAG использует активный газ, такой как кислород или диоксид углерода.

2.2.1 Процесс GMAW

Процесс газовой дуговой сварки металлическим электродом обычно состоит из дуги постоянного напряжения, постоянного тока (также могут использоваться системы постоянного или переменного тока), горящей между тонким неизолированным металлическим проволочным электродом и заготовкой. Область дуги и сварного шва заключена в защитный газовый экран, подаваемый через сварочную горелку.Непрерывный расходуемый проволочный электрод подается из катушки через сварочную горелку / горелку, которая подключается к положительному выводу в зоне сварки.

2.2.1.1 Параметры. Параметры процесса GMAW:

• Защитный газ
• Размер электрода
• Электрический параметр: напряжение и ток (используется постоянный ток)
• Скорость подачи (электрода)
• Скорость передвижения

Защитный газ, такой как диоксид углерода или смесь диоксида углерода и аргона, помогает защитить расплавленный металл от реакции с атмосферой.Расплавленный металл при воздействии на него вступает в реакцию с кислородом, азотом и водородом в окружающей среде. Защитный газ течет через горелку и кабельную сборку и выходит из сопла горелки вместе со сварочной проволокой для экранирования и защиты расплавленной сварочной ванны. Риск реакции металла с атмосферой ограничивает использование GMAW в помещениях, поскольку ветер на улице может унести защитный газ от обрабатываемой детали и вызвать реакцию.

Расходный провод обычно представляет собой низкоуглеродистую сталь медного цвета, на которую нанесено гальваническое покрытие тонким слоем меди для защиты от ржавчины, улучшения электропроводности, увеличения срока службы контактного наконечника и улучшения характеристик дуги.

2.2.2 Методы GMAW. GMAW можно выполнить тремя способами:

• Полуавтоматическая сварка — подача проволоки контролируется оборудованием, а движение сварочной горелки осуществляется вручную. Также называется ручной сваркой.
• Машинная сварка — пистолет подключен к манипулятору (не ручной). Управление манипулятором постоянно регулируется оператором.
• Автоматическая сварка — сварка без постоянной регулировки органов управления сварщиком или оператором.

2.2.3 Режим переноса металла в GMAW. GMAW использует четыре различных режима для переноса металла от электрода к заготовке. Это:

Шаровой режим передачи

• Передача короткого замыкания
• Шаровидный перенос
• Распылительная передача
• Импульсно-распылительный перенос

2.2.3.1 КЗ

Передача короткого замыкания относится к сварке, достигаемой путем короткого замыкания (касания) сварочной проволоки с основным металлом от 90 до 200 раз в секунду.Скорость подачи проволоки, напряжения и скорость наплавки обычно ниже, чем при других типах переноса металла, таких как перенос распылением. Это облегчает сварку тонких или толстых металлов в любом положении.

Типичный цикл короткого замыкания можно резюмировать в следующих этапах:

Короткое замыкание электрода на основной металл. Никакая дуга и ток не проходят через электродную проволоку и основной металл.

Сопротивление электродной проволоки увеличивается, вызывая нагрев, плавление и затухание.

Электродная проволока отделяется от сварочной ванны, образуя дугу.

Осаждается небольшая часть электродной проволоки, которая образует сварочную ванну.

Максимальная длина дуги и напряжение нагрузки.

Тепло дуги сглаживает лужу и увеличивает диаметр наконечника электрода.

Скорость подачи проволоки преодолевает нагрев дуги, и проволока снова приближается к основному металлу.

Цикл короткого замыкания начинается снова.

2.2.3.2 Шаровая передача

Глобальный перенос относится к состоянию перехода между коротким замыканием и переносом струйной дуги.Большие шарики проволоки выходят из конца электродной проволоки и попадают в сварочную ванну. Этот тип режима передачи возникает, когда параметры сварки, такие как напряжение, сила тока и скорость подачи проволоки, несколько выше, чем настройки для передачи короткого замыкания.

2.2.3.3 Распылительный перенос дуги

Перенос дуги распылением означает распыление потока крошечных капель расплава через дугу от электродной проволоки к основному металлу. При переносе струйной дугой используются относительно высокие значения напряжения, скорости подачи проволоки и силы тока по сравнению с переносом при коротком замыкании.Для достижения наилучших результатов используется инертный защитный газ, богатый аргоном.

2.2.3.4 Перенос импульсным распылением

В режиме переноса импульсного распыления источник питания переключается между высоким током переноса распыления и низким фоновым током. Он отличается от переноса распылением тем, что позволяет переохлаждать сварочную ванну во время фонового цикла. В каждом цикле одна капля переходит от электрода в сварочную ванну. Низкий фоновый ток позволяет в режиме импульсного распыления сваривать толстые секции с более высокой энергией, чем передача при коротком замыкании, обеспечивая таким образом более высокий средний ток и улучшенное плавление боковых стенок.Его можно использовать для снижения тепловложения и уменьшения деформации, когда высокие скорости движения не нужны или не могут быть достигнуты из-за ограничений оборудования или производительности.

2.2.4 Переменные процесса

Параметры процесса GMAW влияют на эффективность сварки и качество сварки. Эти переменные либо действуют сами по себе, влияя на конечный продукт, либо взаимодействуют друг с другом и влияют на проплавление сварного шва, геометрию валика. Важно изучить эти переменные и установить их пределы для желаемого процесса сварки и хорошего общего качества сварки.Достаточное проплавление, высокая скорость нагрева и правильный профиль сварки делают сварное соединение качественным. На них влияют сварочный ток, напряжение дуги, скорость сварки и параметры защитного газа. В таблице 1 показано влияние различных технологических параметров на глубину проплавления, скорость наплавки, размер и ширину валика.

Таблица 1: Влияние переменных процесса на пенетрацию, скорость наплавки, размер и ширину валика.

изменение произойдет, если ток поддерживается скоростью подачи проволоки.http://products.asminternational.org/hbk/index.jsp

Переменные процесса перечислены и обсуждаются ниже:

• Сварочный ток (скорость подачи электрода)
• Полярность
• Напряжение дуги (длина дуги)
• Скорость передвижения
• Удлинитель электрода
• Ориентация электрода (угол наклона пистолета)
• Диаметр электрода

2.2.4.1 Сварочный ток

Сварочный ток — это сила тока в электросети во время сварки.В GMAW используются источники постоянного напряжения (напряжения), поэтому считается, что сила тока регулируется скоростью подачи проволоки. Сварочный ток считывается с измерителя источника питания или часто используется отдельный амперметр. Общий сварочный ток или ток, подаваемый на дугу, определяется скоростью подачи проволоки, настройкой напряжения холостого хода и настройкой крутизны на источнике сварочного тока (Рисунок 1 и Рисунок 2). Чем выше скорость подачи проволоки, тем выше сварочный ток. Однако скорость подачи проволоки определяет только баланс между сварочным током и напряжением нагрузки на дуге.Когда все другие переменные остаются постоянными, увеличение сварочного тока приводит к увеличению глубины и ширины проплавления, скорости наплавки и размера сварного шва.

Это делает дугу GMAW саморегулирующейся. то есть, если сварщик отводит горелку от заготовки, увеличивая длину дуги и напряжение дуги, источник питания понижает ток дуги, чтобы сжечь проволоку с меньшей скоростью, пока не будет восстановлено заданное напряжение дуги. Если сварщик подтолкнул горелку к работе — укорачивая дугу и уменьшая напряжение дуги, — источник питания быстро увеличивал сварочный ток, чтобы сжечь больше проволоки, пока не будет восстановлено заданное напряжение дуги.

2.2.4.2 Полярность

Полярность описывает электрическое соединение электрода (сварочного пистолета) с клеммой источника питания. Когда вывод питания пистолета подключен к положительному выводу, полярность обозначается как положительный электрод постоянного тока (DCEP).

Когда электрод или питание пистолета подключено к отрицательной клемме, полярность обозначается как отрицательная полярность электрода постоянного тока (DCEN). Когда используется переменный ток (AC), полярность меняется каждые полупериод 50 или 60 Гц.В GMAW обычно используется DCEP, поскольку он дает стабильную дугу, плавный перенос металла, относительно низкий уровень разбрызгивания, хорошие характеристики сварного шва и глубокое проплавление для широкого диапазона сварочных токов.

С другой стороны, DCEN приводит к тому, что размер расплавленных капель имеет тенденцию к увеличению, а перенос капель становится неравномерным (рис. 3). Это увеличивает разбрызгивание крупных зерен. Для DCEN были разработаны некоторые провода с уникальным химическим составом, которые дают отличные результаты на оцинкованных листах.

Дуговая сварка металлическим электродом в газе с переменной полярностью (VP-GMAW) — это современная тенденция в сварочной промышленности. Инверторные импульсные источники питания позволяют комбинировать полярности DCEP и DCEN в различных количествах (Рисунок 4). В своем исследовании Harwig et al. (2000) показали, что VP-GMAW может использоваться для сварки тонких алюминиевых листов. Они отметили, что при полярности DCEN происходит образование капель, которые передаются по дуге за счет полярности DCEP. Они сказали, что DCEN может быть добавлен до 60% к току, после чего дуга становится нестабильной.

2.2.4.3. Напряжение дуги

Напряжение дуги — это величина напряжения между электродом и деталью. Напряжение дуги и длина дуги используются как взаимозаменяемые. Напряжение дуги — приблизительное средство определения физической длины дуги в электрических терминах. Однако одна физическая длина дуги может давать разные показания напряжения дуги в зависимости от таких факторов, как защитный газ, ток и удлинение электрода. Если все эти переменные остаются постоянными, напряжение дуги и длина дуги могут быть коррелированы i.е. с увеличением уставки напряжения длина дуги увеличивается. Сварщиков интересует длина дуги, но напряжение дуги легко контролировать и его необходимо указывать в процедурах сварки. Следовательно, чаще всего используется термин напряжение дуги, чем длина дуги.

Напряжение дуги контролирует высоту и ширину сварного шва. Любое увеличение напряжения дуги от определенного значения приводит к сглаживанию валика и увеличению ширины зоны плавления. Очень высокое напряжение приводит к пористости, разбрызгиванию (нестабильная дуга) и подрезанию.Однако меньшее напряжение, чем требуется, приведет к более узкому сварному шву с более высоким гребнем, т. Е. К отрезкам проволоки на изделии. Следовательно, напряжение должно быть установлено на полпути между высоким / низким напряжением.

2.2.4.4. Скорость передвижения

— это скорость, с которой сварщик перемещает электрод вдоль стыка для выполнения сварного шва. Технически это линейная скорость, с которой дуга перемещается вдоль сварного шва. Плавление сварного шва всегда максимально при промежуточной скорости движения, когда все остальные условия постоянны.Если используется низкая скорость перемещения, дуга будет воздействовать на расплавленную сварочную ванну, а не на основной металл, и, следовательно, влиять на эффективность проплавления. Большое увеличение скорости движения приведет к уменьшению тепловой энергии на основном металле. На высокой скорости скорость плавления основного металла сначала увеличивается, а затем уменьшается. При дальнейшем увеличении скорости движения может возникнуть подрез по краям сварного шва из-за недостаточного осаждения присадочного металла на пути, оплавленном дугой.

High speed GMAW означает использование высоких скоростей движения.Компания Rapid Arc использует импульсный GMAW для увеличения скорости движения, уменьшения разбрызгивания, работы вне положения и меньшего тепловложения. Они достигают высоких скоростей движения за счет более низкого напряжения дуги, т. Е. Меньшей длины дуги, что уменьшает разбрызгивание и размытие профиля валика, обеспечивая высокую скорость движения резака. Они разделили быстрый сигнал на четыре части (рисунок 5):

• Импульс: внезапное увеличение тока увеличивает энергию дуги и формирует и сжимает каплю расплава, выходящую из конца электрода.
• Подъем лужи: снижение тока ослабляет силу плазмы, сжимая лужу, позволяя ей подниматься к капле.
• Короткое замыкание: дуга схлопывается, и капля касается сварочной ванны.
• Отталкивание лужи: сразу после кратковременного прерывания дуги плавный импульс плазмы отталкивает лужу и кондиционирует кончик электрода. Это обеспечивает надежное разделение кончика проволоки и лужи, что обеспечивает стабильный ритм цикла.

2.2.4.5 Ориентация электродов

Ориентация электрода — это угол оси электрода по отношению к направлению движения. Это называется углом перемещения. С другой стороны, это может быть угол оси электрода с рабочей поверхностью. Это называется рабочим углом. Когда электрод направлен в направлении, противоположном направлению движения, это приводит к возникновению угла следа и называется техникой сварки назад. Когда электрод указывает в направлении движения, возникает угол опережения, и это называется техникой прямой сварки.

Максимальное заглубление достигается при угле заднего хода от 5 до 15 ° (от перпендикуляра). Это также обеспечивает узкую, выпуклую поверхность и защиту расплавленной сварочной ванны. Однако передний угол хода обеспечивает лучшую видимость сварщика и более плоскую поверхность шва. Это более часто используемый метод. Для таких материалов, как алюминий, предпочтителен передний угол, поскольку он обеспечивает очищающее действие перед расплавленным металлом сварного шва, что способствует смачиванию и снижает окисление основного материала.Это связано с тем, что передний угол электрода выталкивает расплавленный металл и шлак впереди сварного шва.

При выполнении угловых швов в горизонтальном положении рабочий угол должен составлять около 45 ° к вертикальному элементу.

2.2.4.6. Удлинитель электрода

Расстояние между последней точкой электрического контакта (обычно контактным наконечником пистолета или трубкой) и концом электрода. Увеличение количества этого расширения вызывает увеличение электрического сопротивления.Это, в свою очередь, генерирует дополнительное тепло в электроде, что способствует более высокой скорости плавления электрода. Без увеличения напряжения дуги дополнительный металл будет осаждаться в виде узкого сварного шва с высоким гребнем. Оптимальное удлинение электрода обычно составляет от 6,4 до 13 мм для короткозамкнутого переноса и от 13 до 25 мм для распыления и шарового переноса.

2.2.4.7. Диаметр электрода

Влияет на конфигурацию сварного шва. Электрод большего размера требует более высокого минимального тока, чем электрод меньшего размера, для достижения тех же характеристик переноса металла.Более высокие токи, в свою очередь, вызывают дополнительное плавление электрода и более крупные и более жидкие сварочные отложения. Более высокие токи также приводят к более высоким скоростям наплавки и большему проникновению, но могут препятствовать использованию некоторых электродов в вертикальном и верхнем положениях.

2.2.5 Оборудование

Базовая сборка GMAW, содержащая компоненты оборудования, показана на рисунке 6. Важно изучить каждую часть оборудования, чтобы достичь требуемого качества сварки. Каждое приложение GMAW будет иметь определенные требования для каждой части.Следовательно, их можно контролировать или модифицировать, чтобы изменить процесс сварки для достижения хорошей эффективности и качества сварки.

Основное оборудование для типичной установки GMAW включает:

• Сварочный пистолет
• Устройство подачи электродов
• Механизм управления сваркой
• Источник питания
• Источник электродов
• Регулируемый защитный газ

Для автоматического сварочного оборудования блок подачи проволоки, токовый контакт и газовый баллон объединены в одной сварочной головке (Рисунок 7).Для полуавтоматической сварки гибкость обычно достигается за счет отделения устройства подачи проволоки от горелки и пропускания проволоки, газа, тока и охлаждающей воды через гибкий трубопровод. При использовании этих систем необходимо учитывать сложности с подачей проволоки. Требуются двигатели большой мощности, чтобы проталкивать проволоку на несколько ярдов. Проволока из черных металлов может подаваться через гладкие, гибкие и жесткие спиральные стальные трубки подачи проволоки. Но алюминий и цветные металлы трудно пропускать через трубы, пока они не будут покрыты нейлоном.Трудности подачи проволоки возрастают с уменьшением диаметра проволоки.

Сварочный ток в аппарате GMAW подводится к проволоке, передавая ее по медной трубке. Изменение точки захвата тока может изменить сопротивление между контактом и дугой и вызвать изменения скорости выгорания из-за его влияния на общее сопротивление цепи. При использовании больших токов или металлов с высоким сопротивлением токовая контактная трубка укорачивается или оснащается наконечником с малым диаметром наконечника, чтобы уменьшить отклонения.

Приготовление воды требуется для оборудования с автоматическими сварочными головками и оборудования, которое работает при токе около 250 А.Водяное охлаждение и хромированная поверхность облегчают удаление дыма и брызг из сопла.

• КАБЕЛЬ ПИТАНИЯ (ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ)
• КАБЕЛЬ ПИТАНИЯ (ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ)
• НАПРЯЖЕНИЕ СВАРКИ
• И ТЕКУЩЕЕ ОБНАРУЖЕНИЕ
• 115 В перем. Тока IN
• К ПЕРВИЧНОМУ ПИТАНИЮ 230/460/575 В
• ОХЛАЖДАЮЩАЯ ВОДА В
• ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ В
• К ДВИГАТЕЛЮ ПЕРЕВОЗКИ
• 115 В перем. Тока в режиме запуска / остановки движения
• МОТОР ПОДАЧИ ПРОВОДА
• ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ В
• ОХЛАЖДАЮЩАЯ ВОДА В
• ВЫХОД ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ

Части GMAW подробно обсуждаются ниже.

2.2.5.1 Сварочный пистолет

Отвечает за подачу электрического тока к электроду, направление его к обрабатываемой детали и пропускание защитного газа в зону сварки. Выбор сварочного пистолета имеет решающее значение, но его часто игнорируют по сравнению с источником питания, механизмом подачи проволоки и защитным газом, которые являются наиболее дорогостоящими. Правильный выбор может обеспечить хорошие сварные швы и производительность. Для различных применений используются разные типы пистолетов: сверхмощные пистолеты для сильноточного и крупносерийного производства, а также легкие пистолеты для слаботочной сварки и сварки в нерабочем положении.На рисунке 8 показан наиболее часто используемый пистолет с воздушным охлаждением. Пистолет с водяным охлаждением используется для высоких токов. Сварочные пистолеты рассчитываются по допустимой токовой нагрузке. Если используется инертный газ, рейтинг пистолета снижается в гораздо меньшей степени. Сварочная горелка может быть оборудована собственным устройством подачи электродов.

Детали сварочного пистолета

• Задний конец — это вывод питания, который соединяет пистолет и кабель питания с механизмом подачи проволоки. Это соединение должно быть плотным. Плохое соединение между пистолетом и устройством подачи может вызвать электрическое сопротивление во всей системе.Это приведет к перегреву, что может привести к повреждению пистолета или механизма подачи проволоки. Это также может вызвать утечку газа и плохую проводимость, что может привести к неустойчивой дуге и плохому качеству сварки. Обычно на соединении между кабелем питания и механизмом подачи проволоки обеспечивается поддерживающая разгрузка от натяжения. Это способствует хорошей подаче проволоки, что обеспечивает стабильную дугу и качественные сварные швы. Существует еще один вариант выбора пистолета с несколькими питателями для различных приложений GMAW, снижая общую стоимость.
• Контактная трубка: используется для передачи сварочного тока на электрод и для направления электрода к изделию.Обычно он изготавливается из меди или медного сплава и электрически подключается к источнику питания с помощью кабеля питания. Отверстие в трубке для ввода провода на 0,13–0,25 мм больше используемого провода, больше для алюминия и цветных металлов. Нейлоновая футеровка используется для цветных металлов и алюминиевых электродов. Эту внутреннюю поверхность трубки необходимо заменить в случае чрезмерного износа, который может привести к плохому электрическому контакту.
• Расходные материалы (сопла и наконечники): Сопло сварочного пистолета направляет защитный газ в зону сварки.Для защиты расплавленного сварного шва от газов окружающей среды необходимо поддерживать равномерный поток. Сопла большего размера используются для сильноточных работ с большой сварочной ванной, а маленькие сопла — для слаботочных работ.

Расходные материалы выбираются исходя из долговечности, а не цены. Это снижает затраты на замену деталей и время переналадки. Контактные наконечники без резьбы с большим основанием, которые надежно прилегают к диффузору, обеспечивают хорошую электропроводность и теплопередачу. Важно использовать прочные наконечники и сопла, обеспечивающие хорошее газовое покрытие, чтобы обеспечить хорошее зажигание дуги, меньшее разбрызгивание, а также меньшее количество доработок и чисток.

• Канал для электрода и опора гильзы : защищает и направляет электрод от подающих роликов к пистолету и контактной трубке. Они соединены с кронштейном рядом с подающими роликами на двигателе подачи электродов. Для хорошей стабильности дуги необходимо поддерживать бесперебойную подачу электродов.

Гильза является наиболее важным компонентом пистолета GMAW из-за проблем, которые могут возникнуть из-за нее. Для стальных и медных электродов используется стальная футеровка, тогда как nylo

Автоматическая сварка и ее преимущества

Использование технологий промышленной автоматизации быстро растет из-за более высокой производительности и прибыльности, которые они создают.Сварка — один из сложных производственных процессов. Согласно статистике, половина роботов в мире используется для сварочных работ. Достижения в области промышленных технологий теперь позволяют автоматизировать практически все сварочные операции. Автоматизированная система сварки может помочь предприятиям избавиться от неэффективного ручного процесса и повысить качество своей продукции.

Категории

Мы можем разделить автоматизированные сварочные процессы на две категории: полностью автоматические и полуавтоматические.При полностью автоматической сварке устройство, изготовленное по индивидуальному заказу, выполняет практически все аспекты операции от загрузки и индексации до контроля качества и разгрузки. С другой стороны, при полуавтоматической настройке оператор вручную загружает заготовку, а контроллер сварки организует операцию в соответствии с заданными параметрами. После завершения оператор выгружает заготовку.

Цели

Чтобы эффективно оптимизировать сварочные процессы на предприятии, сборщики должны разработать стратегию для оценки целей, проблем, ограничений и возможных решений.Ниже приведены некоторые из вопросов, которые могут помочь вам определить необходимость и важность автоматизированной сварочной системы на вашем предприятии:

• Имеет ли значение для вашего бизнеса качество?
• Каковы последствия, если конечный покупатель получит некачественный продукт?
• Какие проблемы можно решить с помощью технологий автоматизации?
• Какой уровень автоматизации нужен вашей производственной системе?
• Сколько вы можете позволить себе инвестировать, чтобы оптимизировать сварочные операции?

Преимущества

Автоматизация имеет огромное значение, когда производитель не может пойти на компромисс как в отношении качества, так и количества.Полуавтоматическая технология может быть идеальной для компаний, которым требуется ограниченное количество высококачественной продукции. Автоматизированные сварочные системы обладают следующими преимуществами:

1. Повышенная производительность

Обладая способностью производить до пяти раз быстрее, чем люди, и быстро перемещаться между стыками, роботизированная сварочная система может значительно увеличить производительность.

2. Повторяемость

Человек может выполнять сварочные работы до определенного предела.С другой стороны, роботы могут выполнять одни и те же задачи непрерывно в течение нескольких дней без ущерба для качества.

3. Безопасность

Ручная сварка сопряжена с рядом рисков для здоровья; воздействие токсичных газов и паров может вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Роботизированная сварка улучшает общие условия безопасности на предприятии.

4. Уменьшение деформации сварного шва

Автоматизированные системы запрограммированы на правильный размер сварных швов, не вызывая расширения или сжатия окружающего металла во время процесса нагрева и охлаждения.

5. Конкурентное преимущество

Технология автоматизации дает производителям конкурентное преимущество, позволяя им поставлять качественную продукцию в ограниченный период времени.

6. Уменьшить расходные материалы

Ручная сварка может привести к сварке большего размера, что приведет к потере времени и ресурсов. Автоматические машины запрограммированы на то, чтобы всегда сваривать изделия нужного размера и длины, что снижает потребление энергии и увеличивает производительность.

Технология автоматизации произвела революцию почти во всех производственных процессах, от производства до управления человеческими ресурсами.Если вы хотите оставаться конкурентоспособным и успешным в долгосрочной перспективе, автоматизируйте сварочные операции, чтобы одновременно добиться количества и качества.

Перед покупкой роботизированной сварочной системы выберите поставщика, который обладает необходимыми ресурсами, навыками и технологиями для поставки сварочных систем, изготовленных по индивидуальному заказу, которые хорошо согласуются с вашими производственными процессами.