Начиная с эпохи кузнечной ковки способ создания металлических изделий путем плавления прошел многовековую эволюцию. Открытие электрической дуги сделало процесс более эффективным. Благодаря внедрению лазерных, плазменных и ультразвуковых технологий сварка стала применяться в разных сферах деятельности: от производства промышленных металлоконструкций до микрохирургии. А развитие электроники позволило сделать сварку автоматизированной, высокоточной и высокопроизводительной.
В современном мире существует более 50 сварочных технологий. Но в данной статье мы рассмотрим лишь наиболее распространенные виды электрической дуговой сварки, применяемые и в промышленности, и в частной практике. Сегодня они доступны любому, кто пожелает освоить сварочное дело. Попробуем разобраться, чем отличаются методы электродуговой сварки, где используются и какими устройствами выполняются.
Основные компоненты электродуговой сварки
Для расплавления металла используется электрическая дуга, возникающая при контакте металлической поверхности с электродом. Энергия, необходимая для образования и горения дуги, подается от источника питания переменного или постоянного тока. В процессе плавления возникает сварочная ванна, в результате кристаллизации которой образуется сварной шов.
Электроды могут быть плавящиеся и неплавящиеся. В первом случае за счет плавления электрода формируется сварочное соединение. Во втором с этой целью используется присадочный материал, подаваемый в сварочную зону вручную или автоматически. Для защиты сварного шва от окисления могут применяться защитные газы, поступающие через газовую горелку.
По наличию в процессе тех или иных компонентов можно выделить три вида электродуговой сварки:
- Ручная дуговая сварка покрытым плавящимся электродом (ММА);
- Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного газа (TIG);
- Дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов (MIG/MAG).
Ручная дуговая сварка покрытым плавящимся электродом (ММА)
На сегодняшний день это наиболее доступный и распространенный метод. ММА-сварка выполняется посредством плавления покрытого электрода ― металлического стержня, имеющего сплошную обмазку, разную по своему химическому составу. Вещества, входящие в состав покрытия, либо сгорают, образуя газовую защиту сварочной зоны, либо расплавляются и попадают в сварочную ванну. Здесь одни из них взаимодействуют с металлом, раскисляя или легируя его, другие образуют шлак, который защищает сварочную зону от воздуха и способствует формированию шва. Таким образом, электрод является и проводником тепловой энергии, и материалом соединения.
Электроды перемещают в трех направлениях: по оси электрода — для поддержания длины дуги; вдоль линии соединения — для образования шва; поперек соединения — для получения нужной ширины шва.
Сфера применения
ММА ― это базовый метод электродуговой сварки, который широко используется как в промышленных отраслях, так и в частной практике. При условии правильного подбора электродов технология ММА позволяет соединять разные виды металлов: черные, цветные, любой степени легированности.
Преимущества ММА:
- Простота и доступность как самого метода, так и оборудования;
- Возможность работы в труднодоступных местах;
- Широкий выбор электродов для разных видов стали, чугуна и цветных металлов;
- Нет ограничений для положения в пространстве;
Недостатки:
- Ограничения по видам и толщине свариваемых металлов (от 2 до 10 мм);
- Вид шва и качество соединения максимально зависят от квалификации сварщика;
- Низкий КПД и производительность (по сравнению с другими технологиями);
- Сложности, связанные с розжигом дуги и риском прилипания электрода к металлу;
- Необходимость зачистки сварного шва от шлака и окалины.
Аппараты для ММА-сварки
Это могут быть устройства на базе разных источников питания (преобразователей).
- Классикой являются сварочные трансформаторы, работающие на переменном токе с низким выходным напряжением и большим допустимым током. Они наименее прихотливы к условиям хранения и эксплуатации.
- Более устойчивую дугу и ровный шов обеспечивают сварочные выпрямители, преобразующие переменный ток в постоянный.
- Широкий диапазон возможностей для профессиональной и любительской деятельности дают сварочные инверторы. Они компактны и, как правило, снабжены системами быстрого розжига, форсажа дуги и защиты от залипания электрода, что позволяет избежать основных сложностей, свойственных ММА.
Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного газа (TIG)
Используемый в ТIG-сварке электрод представляет собой тонкий длинный стержень из графита или вольфрама, температура плавления которых выше температуры сварочной дуги. Таким образом, электрод не плавится, а сварной шов образуется тонким плавлением кромок соединяемых заготовок. Иногда для усиления конструкции добавляют присадочный материал (прут, проволоку) из того же металла, что и свариваемые детали.
Процесс проводится в среде инертного газа (аргона, гелия, азота), подбираемого в зависимости от металла соединяемой конструкции. Газ, подаваемый через горелку, защищает металл от окисления, избавляя сварочную ванну от шлаковых включений и обеспечивая устойчивое горение дуги. И то, и другое способствует исключительному качеству шва.
Техника выполнения ТIG-сварки требует опыта и мастерства. Однако результатом усилий будет аккуратное и надежное соединение.
Сфера применения
Аргонодуговая сварка ― процесс трудоемкий и медленный, но дающий шов ювелирного качества. Поэтому метод часто применяется в тех случаях, когда важен и эстетический вид соединения, и его способность выдерживать высокие нагрузки. Только TIG-сваркой можно соединить тонкостенные металлические конструкции. Эта технология позволяет варить сплавы магния и алюминия, нержавеющую, легированную, углеродистую сталь, медь и титан. Объектом аргонодуговой сварки с равным успехом может оказаться нефтепровод и полотенцесушитель, контейнер для радиоактивных отходов и кондиционер, радиатор и микросхема.
Преимущества ТIG-сварки:
- Возможность работать с очень тонкими металлическими деталями;
- Локализация нагрева позволяет защитить соединяемые детали от серьезной деформации;
- Поскольку электрод не плавится, легче контролировать длину дуги;
- Тонкий вольфрамовый электрод позволяет создавать ровный аккуратный шов;
- Отсутствие брызг от плавящегося металла.
Недостатки:
- Сложность работы при ветре или сквозняке (газ выдувается из зоны сварки);
- Требуется более тщательная подготовка металла;
- Конструкция горелки ограничивает работу в труднодоступных местах;
- Вольфрамовые электроды дороже покрытых;
- Дополнительные затраты на инертный газ.
Аппараты для TIG-сварки
Для выполнения аргонодуговой сварки требуется устройство, позволяющее использовать инертный газ и вольфрамовые электроды. Как правило, в информации к аппарату на это указывает наличие маркировки TIG.
В качестве источника питания в таких сварочных устройствах чаще всего используются выпрямители или инверторы.
Сварог PRO TIG 200 DSP W207
- Напряжение, В 220
- Max мощность, кВт8.2
- Диаметр электродов, мм1.0-4.0
Методом TIG можно работать в режиме как постоянного, так и переменного тока. На постоянном токе свариваются стали, нержавейка, медь и титан. Для работы с алюминием и сплавами магния потребуется переменный ток, разрушающий оксидную пленку. Поэтому при необходимости выполнять сварку без ограничений по видам металлов используют универсальные аппараты, которые могут работать в разных сварочных режимах.
Для сварки с аргоном подходят и сварочные полуавтоматы (MIG/MAG, TIG). Тогда ручную подачу присадочного прута заменит автоматически подаваемая проволока.
Дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов (MIG/MAG)
В данной технологии состав защитной газовой среды зависит от типа свариваемого металла. Это могут быть инертные газы ― в режиме MIG или активные газы ― в режиме MAG-сварки. Сварка производится путем плавления непрерывного электрода. В этом качестве используется проволока, постоянно поступающая в зону сварки. Она является и токопроводящим электродом, и присадочным материалом, за счет которого формируется шов. Проволока-электрод автоматически подается через сварочную горелку. Оттуда же идет поток защитного газа. Инертные газы (аргон, гелий) используются в режиме МIG для сварки алюминия, меди, титана, никеля и их сплавов. Активные газы (углекислый газ, азот) применяются в режиме MAG для сварки низколегированной, нелегированной и нержавеющей стали.
Сфера применения
Высокая производительность сварки MIG/MAG и система "бесконечного" электрода сделала эту технологию популярной как в профессиональной среде, так и у новичков. На сегодня нет практически ни одной отрасли, где бы она не использовалась.
Преимущества МIG/MAG-сварки:
- Высокая производительность;
- Автоматическая подача проволоки;
- Электронная регулировка рабочих настроек;
- Расширенный диапазон сварочных токов;
- Отсутствие шлаков.
Недостатки:
- Низкая мобильность оборудования;
- Ограничение сварки в труднодоступных местах;
- Дорогостоящее оборудование.
Аппараты для сварки MIG/MAG
Cварка этим методом возможна только при постоянном электрическом токе с непрерывной подачей проволоки-электрода. Поэтому сварочные устройства для MIG/МAG-сварки ― это полуавтоматы на основе выпрямителя или инвертора. Они снабжены системами плавной регулировки значений тока и ступенчатой подачи проволоки.
FoxWeld VARTEG 200 DUO
- Напряжение, В220
- Max мощность, кВт 5.8
- Диаметр электродов, мм1.6-4.0
Подводим итог
Требуется технология ММА:
- если предполагается сварка в открытом пространстве, в труднодоступных местах;
- если оборудование должно быть мобильным и простым в использовании;
- если металлы, с которыми предстоит работать, это стали ― углеродистые, низколегированные, высоколегированные.
Незаменима технология TIG:
- если главное не скорость работы, а ювелирное качество шва;
- если предстоит сварка алюминия и цветных металлов;
- если это тонкостенные конструкции, листовой металл.
Предпочтительна технология MIG/МAG:
- если планируется регулярная и продолжительная работа;
- если мобильность аппарата не важна;
- если стоимость оборудования и расходников компенсируется объемом работы;
- если к качеству соединений предъявляются высокие требования;
- если металлы, с которыми предстоит работать, это сталь, нержавеющая сталь и алюминий.