Автоматическая сварка является наиболее востребованным видом скрепления деталей, так как обладает большим количеством разнообразных преимуществ, начиная от долгого срока службы сделанного шва и заканчивая простотой в его выполнении. Практика показывает, что зачастую для достижения лучшей сцепки применяется флюс.
Схема автоматической сварки под флюсом.
Автоматическая сварка, выполняемая с применением таких технологий, является лучшей в своем роде, из-за чего очень часто используется в профессиональной промышленности. Такое действие еще называют электродуговой сваркой под флюсом, и его вполне можно отнести к механизированному способу выполнения процесса.
Специальная дуга для сварки расплавляется под действием очень высоких температур, из-за чего осуществляется ее горение, направленное на расстояние между материалом и торцом вещества. Сам же сварочный объект, представляющий собой проволоку, располагается в том же направлении, куда смотрит сварка. Для этого используется механизм, который, если поблизости нет автоматической сварки, заменяется примитивным полуавтоматическим изделием. Нагретая дуга расплавляет конкретный металл и вместе с ним флюс, который покрывает зону сварки эластичной пленкой, обеспечивающей отличную изоляцию от воздуха.
Суть процесса и варианты
Электрическая дуга, возбуждаемая между движущимся электродом и поверхностью заготовки, выделяет большое количество тепла. Металл детали плавится и заполняет зазор между соединяемыми деталями. При удалении электрода расплав застывает, соединяя детали в единое целое.
Для того, чтобы защитить рабочую зону от контакта с кислородом и азотом воздуха, а также с содержащимися в нем водяными парами, ее окружают слоем флюса. Это специальный порошок, при сгорании которого выделяются защитные газы. Кроме того, в состав флюса входят легирующие элементы и другие добавки, улучшающие качество сварного шва.
Порошок, состав которого описан в ГОСТ 16130-72, может быть включен в состав сварочной порошковой проволоки. Иногда инертным газом заполняют весь объем сварочной камеры, тогда нужда в порошке отпадает.
Автоматический сварочный станок следит за расстоянием между концом электрода и заготовкой. Существует несколько кинематических разновидностей таких станков:
- головка неподвижна, свариваемые трубы вращаются в приводных валках;
- головка перемещается по заданному пути на манипуляторе;
- головка закреплена на самоходном шасси (тракторе), которое двигается по заданной траектории внутри свариваемого объекта.
Автоматический станок выполняет такие сварочные работы, как:
- «на весу», без защиты для тыльной стороны шва;
- на медной подложке вдоль всей линии шва, защищающей тыльную часть соединения от потеков и наплывов;
- на порошковой подушке, создающей облако защитных газов;
- на медной пластине, перемещаемой синхронно с головкой.
При выполнении сложных видов соединений применяются такие приемы, как предварительная проварка корневой части и подварка тыльной части шва.
Области применения
В домашних мастерских ввиду дороговизны оборудования и материалов автоматическая сварка применяется редко. Зато в производственных условиях, где окупаемость обеспечивается большими объемами работ, автоматы используются для:
- работы с цветными и черными металлов в различных комбинациях;
- соединения заготовок толщиной от 1, 5 до 200 мм;
- сборки особо ответственных изделий- корпусов атомных и химических реакторов, сосудов давления и других;
- сварки внутренних швов трубопроводов и емкостей.
Важно! Автоматическая сварка позволяет удалить оператора из сварочной зоны, значительно улучшая условия труда и безопасность производства.
Без минусов не обойтись
Недостатков у способа намного меньше, некоторые из них можно расценивать как технические особенности:
- Что уж говорить, автоматическая сварка — метод недешевый и поэтому доступный далеко не для каждого.
- Непростое определение верного расположения материала для фиксации из-за технических характеристик процесса.
- Небезвредный способ для человека, который его выполняет.
- Часто нужно оборудование, которое имеется только на промышленных предприятиях. Эта особенность делает методику редким гостем в кустарных мастерских.
Преимущества
Сварка ручная и автоматическая используют схожие сварочные технологии. Автоматическому способу сварки присущи такие преимущества, как:
- повышенная производительность, скорость выше в несколько раз;
- высокая стабильность параметров шва;
- возможность глубокой проплавки;
- сборка сосудов и труб, в том числе больших размеров;
- значительное снижение как общей трудоемкости, так и потребности в высококвалифицированных сварщиках;
- значительное улучшение условий труда и безопасности производства.
Отдельные плюсы дает использование флюсов, как порошкообразных с подачей из накопителя по шлангу, так и включаемых в состав сварочной проволоки. В их число входят:
- предотвращает брызги из сварочной ванны;
- стабилизирует параметры электродуги;
- замедляет охлаждение материала шва, улучшая его свойства;
- защищает расплав от воздействия кислорода, азота и водяных паров, содержащихся в воздухе;
- способствует раскислению материала шва и интеграции в него легирующих присадок.
Флюсовый порошок в ходе сварки используется не полностью. Современные тракторы счищают и собирают остатки порошка вместе с окалиной. На более старых моделях это делается вручную после остывания шва, перед нанесением защитных лакокрасочных покрытий.
Чем хороша электродуговая сварка под флюсом
Во-первых, тратится мало флюсовой смеси – иными словами экономятся ресурсы без потери качества шва. Это происходит благодаря эффективной конструкции с отличным сцеплением металлов.
В дополнение играет роль еще один фактор: это аккуратное и очень тонкое покрытие остаточного сварочного шва защитным слоем шлака, который защищает его от негативного влияния оксидов, образующихся из воздуха. Для соединения, к примеру, труб это самый оптимальный вариант сварки без каких-либо сомнений.
Схема дуговой автоматической сварки.
Преимуществ у этой технологии много, перечислять их легко и приятно:
- Хорошая скорость в работе, что дает неплохую производительность общего процесса.
- Отличная экономия расходных материалов: металл электродов теряется всего на 2%.
- Технология не вызывает образования брызг из металла, что приводит к экономии также и основного металла.
- Участок соединения поверхностей хорошо прикрыт от негативного воздействия воздуха и окружающей среды.
- Минимальное образование оксидов благодаря использованию флюсов.
- Великолепная мелкочешуйчатая структура и эстетика сварочного шва вследствие ровного пламени дуги в течение всей сварки.
- Роль главного защитника от вредных воздействий играет флюс, поэтому нет надобности в дополнительных защитных устройствах и способах.
- Интенсивное охлаждение металла после процесса ведет к образованию устойчивого соединения.
- Это довольно простой метод для исполнения, ему не нужно специально учиться.
Разновидности
Применяется несколько разновидностей технологии автоматической сварки. На одних агрегатах манипулятор перемещает головку, на других, применяемых для соединения труб, головка неподвижна, а вращается заготовка. Самоходные шасси перемещают трактора по заданному пути внутри или снаружи соединяемых деталей. Кроме кинематических схем, различаются и способы создания защитной атмосферы вокруг сварной зоны.
В среде аргона
Аргонная сварка проводится неплавким вольфрамовым электродом в защитной среде чистого аргона или его смеси с другими инертными газами.
Газовая смесь подается под небольшим давление в сварочную зону через форсунку, встроенную в головку. Способ применяется как с неподвижной головкой, так и на тракторных системах. Аргонная сварка особенно широко распространена при соединении нержавеющих сплавов и некоторых цветных металлов.
Порошковой проволокой
В этом случае используется плавкий электрод. Он представляет собой сварочную проволоку сложного поперечного сечения. под металлической оболочкой расположены каналы, напененные спрессованным флюсовым порошком. Эта проволока подается в зону сварки с постоянной скоростью специальным механизмом.
Высокая стоимость изготовления такой проволоки окупается снижением трудоемкости операций по внесению порошкообразного флюса вдоль линии шва и последующей уборки его остатков.
Плазменная сварка
В данной технологии применяется электродуги, возбуждается между двумя неплавкими электродами в потоке ионизированного аргона либо гелия. Плазменная дуга благодаря повышенной температуре позволяет эффективно сваривать заготовки из высоколегированных сплавов, в том числе и большой толщины. Таким методом проваривают кольцевые швы, присоединяющие крышки и днища сосудов. Присадочная проволока при необходимости подается в зону сварки специальным механизмом.
Лучшая в своем роде
Это автоматический вид сварки с механизированным способом выполнения рабочего процесса. Физический процесс простой и понятный: специальная электрическая дуга плавится под действием высокой температуры.
Чертеж автоматической сварки.
В результате пламя горения направляется на так называемый сварочный объект – проволоку, которая расположена в направлении самого шва. Дуга горит под прикрытием мощного гранулированного одеяла – флюсовой смеси. Благодаря высокой температуре они начинают плавиться в сварной ванне.
Вокруг нее формируется специальная эластичная пленка, которая является отличной защитой металла и электрической дуги от проникновения воздуха, и образования главного врага хорошего шва – оксидной пленки.
После процесса в период остывания флюсовые гранулированные смеси превращается в шлак, который покрывает новый сварочный шов, и который необходимо удалить самым простым образом – механическим.
Если работа полуавтоматического вида, мастеру необходимо принимать довольно активное участие в процессе: держать и направлять присадочную проволоку, которая подается автоматически. Вдобавок нужно следить за поведением электрода: направление его движения и скорость перемещения и угол наклона.
Если же применяются полностью автоматическая сварка, то скорость и направление движения электрода выполняет автомат. Для данного метода нужны ровные свариваемые поверхности и швы углового типа.
Роботизированный способ дает прекрасные преимущества в работе: прежде всего это касается сварочного соединения, которое на порядок прочнее, чем при ручных способах сварки. Скорость выполнения процесса также намного выше.
В последнее время чрезвычайно популярна тандемная технология работы с металлами, в которой применяются оба метода, которые проводятся параллельно друг к другу в одной и той же свариваемой плоскости заготовки.
Такое сочетание значительно повышает качество шва за счет оптимальной величины сварочной ванны и быстрого поджига электрической дуги.
Инструменты для обеспечения
Автоматический сварочный станок – это законченный технологический комплекс, осуществляющий большую часть технологических операций по созданию сварного соединения.
Однако следует понимать, что они не всегда могут выполнять большую часть подготовительных и завершающих операций, таких, как:
- механическая зачистка зоны шва;
- обезжиривание;
- зачистка окалины;
- подготовка поверхности и нанесение защитных покрытий.
В большинстве случаев эти работы проводятся, как и прежде, вручную. Для них требуются угловые шлифмашины, проволочные щетки, распылители для растворителей и ветошь. Лишь самые современные модели тракторов способны осуществлять предварительную зачистку области шва.
Аппарат автоматической электродуговой сварки подразумевает программное управление как режимами сварки, так и подачей заготовки (или перемещению трактора по ней). Поэтому важным узлом современным машин является процессорный блок, содержащий программы управления. Программа формируется в постпроцессоре на основании данных трехмерной модели изделия, загружаемой из приложения параметрического моделирования.
На создание, проверку и отладку такой программы затрачивается рабочее время высококвалифицированных специалистов, поэтому экономическая эффективность автоматической сварки достигается в двух случаях:
- производство серии изделий;
- выпуск уникальных, но очень ответственных конструкций (аэрокосмическая отрасль, атомная энергетика и т.п.).
Единичное изделие или небольшую серию обычных деталей эффективнее сделать с помощью полуавтоматической сварки. В этом случае сварщик ведет головку вдоль линии шва вручную, а режимы, подача проволоки и защитного газа управляются механизмами.
А. Сомушенков, гл. технолог Усть-Малонского завода металлоизделий: «Применение сварочных автоматов позволило предприятию достичь заданного качества сварных швов и сэкономить на привлечении высококвалифицированных сварщиков. особенно выгодно применять технологию на средних и крупных партиях деталей».
Конструкция аппаратов
Основные элементы конструкции сварочного автомата, общие для всех разновидностей, следующие:
- источник питания: мощный инверторный блок, позволяющий получать сварочный ток необходимого напряжения, силы и полярности;
- сварочная головка, закрепляется на аппарате неподвижно либо на манипуляторе, в ней крепятся либо неподвижные неплавкие электроды, либо механизм подачи сварочной (присадочной) проволоки, а также форсунки для подачи защитного газа;
- механизм подачи заготовки для неподвижных станков;
- самоходное шасси для тракторов;
- место хранения запаса газа и проводок;
- система управления, содержащая программу управления сварочными режимами и перемещением.
В зависимости от применяемой технологии и вида свариваемых заготовок, автоматические станки могут оснащаться дополнительным оборудованием:
- система инерционного позиционирования для ориентации внутри протяженных конструкций;
- камеры видеонаблюдения для визуального контроля оператором хода сварки;
- системы подготовки зоны соединения к сварке и механизмы зачистки шва.
Исходя из требований конкретной технологии, в конструкцию аппарата могут вноситься существенные изменения, включающие в себя изменение длины и степеней свободы манипуляторов, оснащение шасси магнитными креплениями, специфических настроек сварочных режимов и другие.
Часть из них может быть выполнена на производственной площадке силами сервисных подразделений. Для серьезных изменений в конструкции необходимо вмешательство завода изготовителя.
Необходимое оборудование
Соединение деталей должно происходить при неподвижных заготовках. Для этого иногда применяются головки мобильного типа. Промышленность выпускает и специальные агрегаты для автоматической сварки, и полуавтоматы, работающие под слоем флюса.
Проволока используется диаметром до 3 мм. Подача ее происходит в автоматическом режиме.
Некоторые модели аппаратов оснащены механизмом сбора флюса, который не расплавился. Имеется устройство контроля параметров шва. Устройства, снабженные лазером, самостоятельно отслеживают положение сварочного электрода. Экран устанавливается на расстоянии до 20 м от самоходного трактора.
Это интересно: Горячая объемная штамповка металла: суть и преимущества технологии
