основной: +7 (495) 645-16-82

Заказать обратный звонок

дополнительный: +7 (495) 646-71-50

многоканальный: 8 (800) 833-55-19

e-mail: info@ewm-rf.ru

  • изображение
    Линейка Multimatrix на DVS Expo
  • изображение
    Новая линейка продуктов от EWM
  • изображение
    Pico 350 cel puls pws dgs
  • изображение
  • изображение
  • изображение

Выполнение сварки

До начала сварки боковые поверхности стыков в области сварного шва должны быть тщательно очищены. Они должны быть зачищены до состояния чистого металла, на них не должно быть консистентной смазки, грязи, следов окисления и краски. Очистка может производиться путем механической обработки, шлифования или с помощью щетки. Для очистки коррозионностойких материалов могут применяться только щетки из нержавеющей стали.

Для промывки и обезжиривания следует использовать предназначенные для этого растворители. Внимание: при применении хлорсодержащих растворителей существует опасность образования ядовитых паров. 

Настройка расхода защитного газа

Количество плазменного газа зависит от толщины свариваемой детали и величины горелки. При микроплазменной сварке расходуется от 0,2 до 1 л/мин, а при плазменной сварке толстолистовой стали – от 1 до 6 л/мин. Расход внешнего защитного газа составляет соответственно 5-10 л/мин и 15-25 л/мин. Измерение расхода производится косвенным методом при помощи манометра, который замеряет пропорциональное давление перед встроенным соплом. Шкала манометра проградуирована непосредственно в л/мин. Более точными являются измерительные приборы, которые измеряют расход посредством стеклянной трубки и поплавкового указателя непосредственно в текущем в горелку газовом потоке. 

Разделка свариваемых кромок

Благодаря хорошим характеристикам проплавления, кромки деталей зачастую подготавливаются только в форме бесскосного стыкового шва, без добавления сварочной присадки. При сварке более толстого листа, который не может быть проплавлен в один слой, как бесскосный стыковой шов, кромки подготавливаются в форме Y-образного стыкового шва. В этом случае V-образная верхняя часть стыка должна заполняться присадочным материалом. Для этого имеется плазменная горелка со встроенным устройством подачи холодной проволоки. Кроме того, применяются швы с отбортовкой кромок, торцовые и угловые швы. 

Формирование 

Формированием называется дополнительная подача защитного газа на обратную сторону корня, где расплавляемый материал находится в жидком состоянии, но недостижим для защитного газа, подаваемого на верхнюю сторону. В отличие от сварки ВИГ, в случае отсутствия формирования при плазменной сварке шов, благодаря более высокой скорости сварки, производит впечатление менее "пережженного". Холодный формирующий газ способствует формированию обратной стороны корня. Поэтому он и называется " формирующим газом". Благодаря формированию также не происходит или, по меньшей мере, уменьшается образование оксидных пленок и побежалости на обратной стороне корня шва. Это имеет важное значение, к примеру, при сваривании коррозионностойких сталей, так как такие оксидные пленки снижают уровень антикоррозийной защиты сварного соединения. При сварке труб можно просто заглушить их и ввести внутрь формовочный газ. При сваривании листа газ выходит из отверстий подкладки для защиты сварочной ванны от протекания. В качестве формирующего газа можно использовать аргон или смесь аргона с водородом. Стандартом DIN EN 439 (группа F) нормируются недорогие формирующие газы. Они состоят, например, из смеси водорода с азотом. При определенных условиях для формирования можно использовать и чистый азот.

Зажигание дуги

Сначала внутри горелки между вольфрамовым электродом и сужающимся соплом зажигается непередающая дежурная дуга. Дежурная дуга осуществляет первоначальную ионизацию участка дуги между горелкой и основным металлом для бесконтактного зажигания дуги после включения цепи основного тока при приближении конца электрода на расстояние в несколько миллиметров от места зажигания. Дежурная дуга видна сварщику через темное защитное стеклом; она помогает ему лучше находить начало сварочного шва.

Ведение горелки

При выполнении ручной плазменной сварки предпочитается сваривание налево, как и при сварке ВИГ, т.е. сварочный пруток ведется в направлении сварки перед горелкой. Ручная сварка применяется при выполнении микроплазменной сварки, мягкой плазменной сварки, при использовании метода продавливания и при соединительной порошковой плазменной сварке. В последнем случае порошкообразная сварочная присадка, как уже упоминалось , подается концентрически вокруг сопла плазменной горелки. Плазменная сварка методом замочной скважины и плазменно-порошковая наплавка применяются, как правило, только в полностью механизированном режиме. В этом случае требуются дополнительные капиталовложения на приобретение ходовых механизмов для управления подачей горелки в направлении сварки или для перемещения детали под фиксированной горелкой.

Магнитное выдувание

В отличие от дуги ВИГ, плазменная дуга значительно стабильнее по направленности. Поэтому на нее меньше влияют внешние магнитные поля. Тем не менее, для предотвращения выдувания при плазменной сварке также следует соблюдать общие правила, т.е. при сварке корней швов точки прихватки должны располагаться плотно, а отталкивающее воздействие противоположного полюса на дугу должно компенсироваться путем надлежащего крепления клеммы массы детали.

Положения сварного шва 

Соединительная плазменная сварка производится в ручную только в горизонтальном на вертикальной поверхности (PA) и горизонтальном (PB) положениях. При полностью механизированной сварке продольные швы выполняются в положении PA, а кольцевые – в положении PAили, если это поперечные швы, в положении РС. Плазменная наплавка, как правило, выполняется только в положении PA.

Окончание сварки

На завершающем этапе сварки ток ступенчато понижается для уменьшения размера кратера в конце шва. Это особенно важно при сварке методом замочной с к важины. При необходимости в этом случае следует также понизить давление газа в конце шва, чтобы закрыть отверстие.

Параметры сварки

Наряду с электрическими параметрами, такими как сила сварочного тока и сварочное напряжение, при плазменной сварке на характеристики провара также влияют скорость сварки и давление плазменного газа, т.е. объем поданного плазменного газа и диаметр сужающегося отверстия. Сварочное напряжение выше, чем при очень схожей сварке ВИГ, из-за большей длины дуги. 

Техника безопасности

Плазменная сварка, как и сварка ВИГ, является очень чистым способом сварки. При ней практически не возникает вредных газов и дыма, поэтому действующие инструкции по технике безопасности не требуют их отвода непосредственно в месте возникновения. Достаточно естественного проветривания или технической вентиляции помещения. Но сварщик должен обезопасить себя от излучения дуги и поражения электрическим током. Для защиты от инфракрасного и ультрафиолетового излучения при плазменной сварке, как правило, используется маска, благодаря которой обе руки сварщика остаются свободными для управления горелкой и внесения присадочного материала. В маску сварщика встроен специальный защитный фильтр. Эти фильтры регламентированы стандартом DIN EN 169. Существует несколько степеней защиты, информация о которых должна наноситься на стекло и сохраняться долгое время. При плазменной сварке, в зависимости от применяемой силы тока, используются фильтры со степенью защиты от 9 до 14, причем 9-я степень относится к сварке с низкой силой тока , например , микроплазменной сварке, а 14-я – с высокой. Наибольшую электрическую опасность представляет напряжение холостого хода. Это самое высокое напряжение между разъемами на включенном источнике тока при негорящей дуге. После зажигания дуги напряжение значительно падает, например, при сварке ВИГ – до 12-20 В. Согласно правилам техники безопасности UVV VBG 15, пиковое напряжение холостого хода источников пос тоянного ток а при нормальной эксплуатации не должно превышать 113 В. У аппаратов, работающих на переменном токе, это значение также равняется 113 В, но действующее значение не должно превышать 80 В. При наличии повышенной электрической опасности, например, при выполнении сварочных работ в тесных помещениях или на больших массах железа, для переменного тока действуют сниженные значения, например, пиковое значение 68 вольт и эффективное значение 48 вольт. Новые сварочные источники тока, соответствующие этому требованию, имеют, согласно DIN EN 60974-1, условное обозначение "S". Старые источники тока обозначаются символами "К" (постоянный ток) или "42 В" (переменный ток). От электрического удара сварщика надежнее всего защищают неповрежденные кожаные сварочные перчатки и хорошо изолированная рабочая одежда и обувь. 

Особенности различных материалов

Плазменная сварка подходит для соединения широкого ассортимента сталей, цветных металлов и сплавов.

Нелегированные и низколегированные стали

Плазменная сварка этих материалов дает хорошие результаты при учете определенных особенностей. Ввиду глубокого провара и применения типичных для плазменной сварки сварных соединений с большими притуплениями , которые должны расплавляться, в металле шва присутствует большая доля расплавленного основного металла. Если сталь нелегированная, например, трубная, в которой содержится небольшое количество кремния, металл шва может становиться неспокойным в связи с поглощением кислорода. В результате в нем образуются металлургические поры.

Поэтому при выборе состава следует учитывать содержание кремния или добавлять больше кремний-магниевого присадочного материала.

Высоколегированные стали

Для этой группы материалов особенно хорошо подходит плазменная сварка методом замочной скважины. В зависимости от материала, вязкость металла шва позволяет создавать особо плоские и тонкие нижние наплавленные валики. Поэтому в большинстве случаев необходимость в механической защите сварочной ванны от протекания отсутствует.

Более интенсивный нагрев концентрированной дугой компенсируется, например, по сравнению со сваркой ВИГ, повышенной скоростью сварки, поэтому не нужно опасаться отрицательного воздействия в виде образования горячих трещин или уменьшения коррозионной стойкости. У конструкций, подвергающихся впоследствии коррозионному воздействию, необходимо при помощи щетки, облучения, шлифовки или легкого травления удалить, как минимум в зоне проведения сварки, оксидную пленку и побежалость, так как под ними может активно развиваться коррозия.

Алюминий и его сплавы

Сварка изделий из алюминия с подключением к отрицательному полюсу с использованием в качестве защитного газа аргона невозможна. Тугоплавкой слой оксидной пленки на ванне при этом не устраняется. Точка плавления оксида алюминия (AI2 O3) составляет около 2050°C. При этом основной металл, например, чистый алюминий, плавится уже при температуре 650°C. Алюминий имеет такое большое химическое сродство с кислородом, что, если поверхность основного металла перед сваркой очистить щеткой или скребком от окиси, на поверхности расплава очень скоро вновь образуется оксидная пленка. Эта пленка из-за высокой точки плавления лишь частично расплавляется под дугой. Таким образом, если бы сварка осуществлялась постоянным током (отрицательный полюс), то большая часть поверхности покрывалась бы прочным слоем оксида алюминия. Это делает невозможным наблюдение за расплавом и затрудняет внесение присадочного материала. Конечно, оксидный слой можно было бы устранить путем использования флюсующих добавок, как это происходит при пайке, но это означало бы и дополнительные расходы.

При сварке постоянным током с подключением к положительному полюсу появляется возможность разрушить и устранить оксидный слой при помощи носителей заряда в дуге. Для этого подходят только ионы, поскольку электроны из-за своей малой массы не обладают достаточной для такого процесса кинетической энергией. Когда отрицательный полюс находится на электроде, электроны перемещаются от электрода к изделию, а остаточные ионы – от изделия к электроду. При такой полярности очищающий эффект невозможен. При обратной полярности более тяжелые ионы попадают на поверхность изделия. За счет своей кинетической энергии они могут разрушить и устранить оксидный слой. Однако сварка с подключением к более горячем у положительному полюсу влечет за собой снижение токонагрузочной способности электрода. Должны использоваться толстые электроды с полусферическими концами. Ввиду низкой токонагрузочной способности провар относительно слабый. При сварке в переменном токе очищающий эффект достигается при наличии на электроде положительной полуволны. Следующая за ней отрицательная полуволна вновь охлаждает электрод. Поэтому выделяют очищающую и охлаждающую полуволны. Токонагрузочная способность при сварке переменным током меньше, чем при сварке постоянным током на отрицательном полюсе. Однако она выше, чем при сварке на положительном полюсе.

Установлено, что для достижения достаточного очищающего эффекта совсем не нужна целая положительная полуволна, достаточно 20 или 30% от ее величины. В современных источниках тока это явление используется, и относительный баланс обеих полуволн можно изменять, например, с 20% положительной/ 80% отрицательной до 80% положительной/ 20% отрицательной. Меньшая доля положительного полюса обеспечивает более высокую токонагрузочную способность электрода, а при одинаковой установке тока – большую стойкость. В таких так называемых "прямоугольных источниках" может часто изменяться и частота искусственного переменного тока, например, от 50 до 300 Гц. Повышение частоты способствует сохранению электрода.

Прямоугольный искусственный переменный ток обладает и другими преимуществами. Поскольку при смене полярности ток имеет очень крутую характеристику, время запаздывания дуги при прохождении через ноль значительно меньше, чем при синусоидальной форме тока. Поэтому повторное зажигание происходит более уверенно и дуга в целом стабильнее. Современные источники тока позволяют выполнять сварку постоянным током, а также синусоидальным и прямоугольным переменным током.

В настоящее время также применяется вариант сварки с подключением к отрицательному полюсу, при котором используется защитный газ с высоким содержанием гелия. При ручной сварке для обеспечения достаточного контроля сварщика за сварочной ванной доля гелия в составе защитного газа должна составлять не менее 90%. При машинной сварке достаточно использовать 70% гелия. Как уже упоминалось, при сварке с подключением к отрицательному полюсу с применением аргона оксидная пленка на поверхности не разрушается. Однако она расплавляется при высокой температуре мощной гелиевой дуги. Поэтому она лишь немного повреждается. При интерпретации результатов следует помнить, что сварка проводилась с разной силой тока.

Еще одной особенностью сварки такого материала, как алюминий, является его чувствительность к порообразованию при поглощении водорода. Здесь ситуация намного критичнее, чем при сварке стали. В то время как железо при переходе из жидкого в твердое состояние еще может растворять в себе водород в объеме 8 см3 на 100 г металла шва, алюминий в твердом состоянии практически не обладает такой способностью. Это значит, что весь водород, который поглощается при сварке, должен покинуть металл шва до того, как тот затвердеет. В противном случае в металле шва образуются поры. 

Источниками водорода при ВИГ-сварке алюминия могут быть в первую очередь оксидные пленки на основном металле. Они связывают влагу, поэтому перед сваркой их следует удалить щеткой или скребком. С другой стороны, если на поверхности находится оксидная пленка, дуга спокойнее, так как она легче испускает электроны, чем чистый металл. Поэтому необходимо найти компромисс между стабильной электрической дугой и достаточной стойкостью против порообразования. Более эффективным показал себя способ, когда перед сваркой поверхность изделия тщательно очищается от окисей, но сварка выполняется только через час или два, когда образуется новый тонкий оксидный слой . Порообразованию способствуют также оксидная пленка на поверхности сварочного прутка. Поэтому присадочные материалы из алюминия необходимо хранить очень аккуратно и не очень долго.

Прочие материалы

Концентрированный нагрев плазменной дугой особенно благоприятно отражается на меди и медных сплавах, имеющих высокую теплопроводность. Поэтому, по сравнению со сваркой ВИГ, может уменьшаться или даже исключаться предварительное нагревание, необходимое прежде всего для обеспечения достаточного провара при большой толщине стенок.

Кроме упомянутых выше металлов и сплавов, плазменная сварка может успешно применяться с никелем и его сплавами, а также с титаном и сплавами на его основе.

Материалы для плазменной наплавки

При плазменно-порошковой наплавке часто используются кобальт-хром-вольфрамовые сплавы (стеллит) или сплавы на основе никеля, хрома и бора (колмоной). Посредством раздельной регулировки силы тока и объема порошкообразной присадки можно добиваться очень незначительного смешивания, при котором достаточно наплавить очень тонкий слой. До сих пор в большинстве случаев для нанесения коррозионностойких покрытий из хромоникелевой стали , а так же хромоникелевых сплавов для защиты от износа используется плазменная наплавка с использованием горячего прутка.