Новые виды сварки

Тенденции в области сварки: прогнозы на 2021

Когда на смену старому году приходит новый, обзоры прошедшего периода и прогнозы на будущее поступают от всевозможных источников. Давайте не будем делать исключения из этого правила и рассмотрим тенденции в области сварочного производства в 2021, которые (вероятнее всего) будут задавать темп развития промышленности и бизнеса вообще.

Год 2020 стал необычным во всех отношениях. Пандемия COVID-19 захватила весь мир и повлияла на бизнес, экономику, нашу повседневную жизнь и рабочие процессы. Из этого мы вынесли один ценный урок, состоящий в том, что всё может быть поставлено с ног на голову в один момент. Что касается бизнеса, мы также получили подтверждение, что этот год является самым удачным временем для подталкивания к диджитализации даже самых консервативных отраслей промышленности. Таким образом, вопреки «Несчастливому году» имеются основания для оптимизма в отношении положения дел в сварочном производстве и в бизнесе в целом.

Роботизированная сварка – путь к гибкому производству?

Согласно прогнозам, которые касались направлений дальнейшего развития и были опубликованы один год тому назад, ожидалось, что усилия будут сосредоточены на цифровом бизнесе. Пандемия COVID-19 способствовала ускорению в этом направлении. Такое положение дел является благоприятным для сварочного производства и особенно для обрабатывающей промышленности. Недавний опрос, проведенный среди руководителей высшего звена, свидетельствует о существенном или умеренном увеличении прибыли в период пандемии. Это значит, что спрос на продукцию во всём мире растёт, и отрасли промышленности, в которых налажены сложные процессы, будут ещё активнее искать новые технологии для оптимизации выполняемых производственных операций.

Для сварочного производства это, кроме всего прочего, может означать увеличение спроса на сварочных роботов, так как представители обрабатывающей промышленности осознали необходимость внедрения технологий, реализующих концепцию «Индустрия 4.0» для достижения большей гибкости. Данная перспектива подтверждается и в отчёте Gartner «Перспективы развития технологий», в котором сообщается, что такие передовые технологии, как сенсоры, машинное обучение, компьютерное зрение, робототехника, облачные вычисления и сетевая инфраструктура 5G, способствовали повышению гибкости цепочки поставок и эффективности, которой добились те производители, которые приняли эти средства на вооружение.

Техническая революция (эволюция ) уже стала реальностью

Здесь мы можем плавно перейти к следующей теме – технической революции (эволюции ). По мнению специалистов французской корпорации Atos, появление интернета вещей – сети людей, процессов, данных и вещей, станет причиной значительного увеличения количества подключенных девайсов по всему миру – от нескольких миллиардов до десятков миллиардов устройств, которые будут введены в действие в ближайшие годы.

В выпуске за ноябрь 2020 журнала «International Sheet Metal Review» говорилось о том, что в эпоху Индустрии 4.0 усилия сосредоточены на гибком производстве, интегрированных машинах и системах, а также о том, что 40% промышленных компаний во всём мире приняли вызов и занялись переходом на цифровые технологии. Искусственный интеллект, автоматизация, робототехника, дополненная реальность – это только часть таких технологий, однако ключевое значение имеет программное обеспечение, применяемое для контроля данных и управления качеством в производственных процессах.

Эволюция уже заметна в сварочном производстве, где применение данных, относящихся к сварочным операциям становится для многих новой нормой. Причиной этого является ужесточение стандартов, из-за которого конечные потребители вынуждены требовать повышения качества и возможности получения отчётов. Клиенты просят производителей предоставлять точную документацию, например, с описанием процесса изготовления продукции.

Когда данные о сварочных операциях собираются и сохраняются в цифровом виде, повышается степень прозрачности сварочных работ, что облегчает контроль качества и упорядочивает поток информации при осуществлении производственного процесса. Если программное обеспечение основано на облачных сервисах, то возможности удалённого мониторинга качества сварки, когда лицо, осуществляющее надзор, может находиться у себя дома на диване, только увеличиваются.

Больше внимания безопасности при сварке…

Сегодня инвестиции в безопасность при сварке становятся важнее, чем прежде. Увеличивающаяся обеспокоенность по поводу профессиональной безопасности сварщиков, а также рисков, связанных с подверженностью действию вредных дымов, выделяющихся при сварке, послужила причиной возбуждения законодательной деятельности, направленной на улучшение мер защиты здоровья и повышение безопасности работников на рабочем месте. Устанавливаются чёткие ограничения в отношении воздействия вредных факторов. Так, например, государства-члены ЕС привели своё законодательство в соответствие с Директивой (ЕС ) 2017/2398 с поправками к Директиве (2004 /37 / EC). Это также стимулировало производителей к разработке продуктов, изготовление которых сопряжено с меньшим риском для здоровья, к принятию мер по предотвращению профессиональных заболеваний и травм и по обеспечению наилучшей эргономики без ущерба для эффективности.

Системы вытяжки сварочных дымов снижают риск профессиональных заболеваний

Тип и степень защиты зависит от задания и продолжительности воздействия сварочных дымов. Например, легковесные шлемы могут быть достаточным средством защиты для периодического использования, тогда как при продолжительном воздействии сварочных дымов и мелких частиц, попадающих в воздух в процессе выполнении абразивной обработки, требуются самые лучшие средства защиты органов дыхания.

Для уменьшения риска возникновения профессиональных заболеваний лёгких в сварочном производстве используются средства защиты органов дыхания, локализованная вытяжная вентиляция, улавливание дымов с отводом непосредственно от источника, для чего могут применяться сварочные горелки со встроенной вытяжной системой. Такие средства повышают уровень безопасности не только для сварщика, но и для всех работников, которые находятся на том же производственном участке.

Несмотря на все трудности, которые имели место в прошлом году, очевидно, что новые технологии создают новые рабочие места. В результате изменения производства с целью лучшего удовлетворения нужд потребителей мы станем свидетелями того, как владельцы предприятий по своей инициативе будут улучшать рабочие места, обновляя оборудование. Надеемся, что увеличение капиталовложений в средства, обеспечивающие самый высокий уровень безопасности, будет способствовать привлечению большего количества новых сварщиков в отрасль!

…и о надёжности

Всё больше усилий прикладывается для обеспечения надёжности продукции. Общая тенденция состоит в том, что конечная продукция конструируется так, чтобы её можно было эксплуатировать длительное время, выполняя замену отдельных быстроизнашивающихся деталей. В некоторых случаях требуется производить сварку запасных частей на месте установки.

Другим интересным направлением развития является применение сварных элементов из высокопрочных сталей в автомобильной и транспортной промышленности, с помощью которых облегчаются конструкции и сокращается расход топлива. При движении по пути применения более лёгких материалов производство сталкивается с необходимостью ужесточения требований к сварным швам. Как известно, специальные стали требуют большего внимания к количеству подведенной теплоты (больше ограничений и точности) и к предварительному нагреву свариваемых деталей.

Среди последних мер по охране окружающей среды, которые приняла Европейская комиссия, было введение требований, касающихся экодизайна. В соответствии с новым законом, который вступит в действие в марте 2021 года, производители из ЕС обязаны иметь в наличии запасные части на 10 лет на новые изделия, введённые в действие начиная с марта 2021 года.

Тем не менее ключевым в 2021 году будет вопрос, в каком состоянии находится бизнес вообще, и как быстро начнёт восстанавливаться экономическая активность во всём мире? Это ещё предстоит увидеть.

Новые виды сварки

K-TIG (Keyhole TIG) — это высокотехнологичная версия сварки TIG / GTAW. Слово Keyhole в переводе с английского означает «замочная скважина». Такое название метод получил благодаря технологическим особенностям, о которых мы расскажем чуть позже.

Этот новый процесс сварки был разработан и запатентован несколько лет назад Австралийской правительственной организацией по научным и промышленным исследованиям (CSIRO). K-TIG в настоящее время используется в производстве в Австралии, США, Великобритании, Норвегии, Швеции, Дании, Тайване, Индии, Малайзии, Аргентине, Китае и ряде других стран.

Эта технология уже широко используется в судостроении и производстве цистерн, криогенной технике, нефтегазовой отрасли, производстве электроэнергии, очистке воды, возобновляемых источниках энергии, ядерной и оборонной продукции, трубопроводах. В целом же, спектр применяя обширен. Например, GE (General Electric) развернула технологию в нескольких местах и использует её при изготовлении самых больших и самых современных газовых турбин в мире.

Отличия K-TIG от привычных видов сварки действительно впечатляют:

Однопроходные швы
K-TIG выполняет очень быстрые, однопроходные, полностью проникающие сварные швы диаметром до 16 мм в титане, 13 мм в нержавеющей стали и 9 мм в сплавах.

Широкий спектр материалов сварки
Процесс K-TIG хорошо подходит для материалов с низкой теплопроводностью, таких как нержавеющие стали, никелевые сплавы, титановые сплавы и действительно большинство коррозионно-стойких и экзотических материалов, включая нержавеющую сталь серии 300, дуплекс, супердуплекс, хастеллой, инконель, нимоник, цирконий и другие материалы.

Большая скорость сварки
Сварные швы выполняются со скоростью до 100 раз быстрее по сравнению с обычной сваркой TIG / GTAW и в соответствии со стандартом качества, который отвечает самым строгим требованиям ядерной, аэрокосмической и оборонной промышленности.

Типовые примеры скорости К-TIG сварки:
12 мм аустенитная нержавеющая сталь — скорость 250 мм / мин
8 мм сталь C-Mn — скорость 400 мм / мин
3 мм ферритная нержавеющая сталь — скорость 1000 мм / мин
Все в одном полном прохождении, при этом указаны средние скорости процесса K-TIG сварки, которые могут быть увеличены (в некоторых случаях значительно), если целью является оптимизация скорости.

А также технология K-TIG:
— снижает потребление энергии и газа до 95%;
— потребление проволоки снижается более чем на 90% или полностью исключается;
— не требует обработки кромок;
— используется только один сварочный газ и его расход экономичен;
— работает в очень широком диапазоне сварочных токов;
— обеспечивает для сотрудников безопасную и чистую среду с низким уровнем задымления.

Такой перечень технологических особенностей обусловлен решением главных задач – существенного сокращения затрат на производство и повышение производительности.

Как работает K-TIG сварка?

Технология K-TIG обеспечивает преимущества, доступные ранее только дорогостоящим лазерным, или электронно-лучевым установкам.

Этот простой процесс обеспечивает автоматическую, высококачественную глубокую сварку, доступную для любого мелкого и среднего размера.

Запатентованная технология основана на обширном научном исследовании процесса газово-вольфрамовой дуги и является результатом многих нововведений, связанных с характеристиками дуги, стабилизацией сварочной ванны, снижением теплообмена и эффективностью процесса сварки.

По сути, вариант K-TIG является решением проблем с неустойчивостью сварного шва, которые характерны для GTAW. В данном случае используется самоиндуцированные эффекты для создания плазменной струи. Там нет отверстия, что делает процесс намного проще, чем плазменная дуговая сварка.

Фундаментальной характеристикой процесса является преднамеренное увеличение дугового давления до того момента, когда происходит расширение кратера на дне сварочной ванны. В этот момент дно кратера прорывается через корневую поверхность сварного шва, образуя так называемую «замочную скважину» и позволяя дуговым газам уходить. Самое главное, чтобы отверстия на лицевой и корневой поверхностях сварного шва закрепились на жидкой поверхности сварочной ванны. Помогая понять, как это выглядит, можно визуализировать упругие свойства пленки мыльного пузыря, как показано на изображении справа.

Минимизация поверхностной энергии, связанная с геометрией «замочной скважины» и относительно беспрепятственный выход газов, создают в совокупности очень прочную и спокойную сварочную ванну. Кроме того, поверхностное натяжение не дает расплавленному металлу в сварочной ванне выпадать с поверхности корня шва.

Способ сварки K-TIG уникален, потому что он не зависит от очень высокой плотности энергии как при использовании, например, лазера и плазмы, что приводит к более широкой зоне слияния на лицевой поверхности.

Современные технологии сварки и их применение

Автор: Александр Ситников, специально для Equipnet.ru
Фотографии с сайта aztpa.ru, tehsovet.ru

И стория неразъемного соединения металлов путём их нагревания и динамического воздействия друг на друга, начинается с бронзового века. Такой процесс сейчас мы называем сваркой, которая стала обретать современные черты в конце XVIII века благодаря итальянцу А. Вольту, впервые получившему вольтов столб. Впоследствии он был усовершенствован русским физиком В.В.Петровым в электрическую дугу. Но только 80 лет спустя Н. Н. Бенардосу удалось воплотить их достижения в дуговую сварку угольным электродом. С этого момента начинается неразрывная череда изобретений новых методов.

В наше время сварку классифицируют по категориям: термическая (сварочная дуга, электродуговая, газопламенная, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная), термомеханическая (точечная, стыковая, рельефная, диффузионная, кузнечная, сварка высокочастотными токами, трением) и механическая (сварка взрывом и ультразвуком).

Качество швов при гибридной лазерной сварке конструкционных сталей объемных сотовых панелей в СО2 с параллельным использованием плавящего электрода несоизмеримо выше, чем в традиционных технологиях; существенной является и скорость сварки – 40. 450 м/ч при управляемом лазерном излучении от 1,5 до 4,0 квт. Безусловным преимуществом данного метода можно считать режим высокоскоростной сварки тонких листов стали, что представляет интерес для автомобильной промышленности.

Для высокопроизводительной сварки крупногабаритных конструкций из толстолистовой (d> 30мм) закаливающейся стали 30ХГСА был разработан метод двухдуговой сварки, который основан на совместном использовании двух высоколегированных сварочных проволок различного состава диаметром 5 мм. Сварка производится под керамическим флюсом марки АНК-51А. Как показали результаты испытаний, этот метод резко улучшает качество сварного соединения.

Еще одним стимулом разработки и внедрения новых методов сварки является сварочное соединение композиционных материалов, основанием которых служит металлическая матрица с волокнистым или дисперсным упрочнением. Но особую сложность представляет собой сварочное соединение последних со сталью или титаном. В этом плане интересен метод сварки-пайки, при котором на поверхность деталей наносят промежуточный сплав, а сварка производится сжатием под напряжением на точечных, рельефных или конденсаторных машинах. Для сварки тонколистовых композитов на алюминиевой подошве с волокнистым упрочнением или дисперсно-упрочненных частиц SiC, Аl2O3 и С используют аргоно-дуговую сварку с промежуточными вставками.

Прочность сварочных нахлесточных швов составляет 70% от прочности композита, но учитывая высокую прочность самого композита (до 1500 МПа) в сравнении с высокопрочными алюминиевыми сплавами (>700 МПа), следует отметить, что метод сварки-пайки позволяет создавать надежные и, что важно, легкие конструкции. Это делает его незаменимым в авиационной и аэрокосмической промышленности.

Достаточно сложным материалом для качественной и герметичной сварки является конструкционный чугун. Современные технологии его сварки базируются на применении специальной тонкой проволоки марки ПАHЧ-11из сплава на никелевой основе, главным достижением которых является низкое тепловыделение. Особенно это актуально для тонкостенных деталей, учитывая хрупкость чугуна, как материала. Поскольку сварочный шов, получаемый при этой технологии, представляет собой высокопластичный железоникелевый сплав, то разрушение конструкции, как правило, происходит по чугуну, а не по шву, что характерно для традиционной дуговой сварки. Подобный метод позволяет изготавливать чугунные конструкции ответственного назначения.

Другим металлом представляющим сложность при сварочных работах, безусловно, является титан, его альфа и альфа+бета сплавы. Очевидным прорывом в этой области стала разработка метода магнитоуправляемой электрошлаковой сварки (МЭС), позволяющего соединять крупногабаритные детали при изготовлении центропланов самолетов, кареток крыла, траверс шасси, шпангоутов и силовых переборок морских судов. Такая сварка осуществляется в шлаковых и металлических ваннах током до 12000А и напряжением на электродах до 36 В и обеспечивает высокое качество швов при толщине свариваемых кромок 30-600 мм, благодаря очистке метала шва от примесей и газовых пор. Это позволяет использовать технику, изготовленную с помощью метода МЭС, в условиях гигантских динамических и статических нагрузок.

Большое будущее инженеры сулят программированию сварки и, прежде всего, тепловложению. Этот метод базируется на электроннолучевом принципе, успешно применяется для соединения высокопрочных алюминиевых сплавов. Программирование тепловложения производится в контуре разверстки пучка, что позволяет контролировать и управлять проплавление, форму, исключить образование трещин и пор в металле шва. Очевидным преимуществом является гарантированный шов при соединении алюминиевых сплавов в ответственных высоконагруженных машинах и узлах, что особенно важно в самолётостроении.

К новым технологиям, которые являются предметом настоящего обзора EquipNet.ru, следует отнести инновационный метод орбитальной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом (ОАСВЭ) сложных деталей, к примеру, неповоротных стыков труб диаметром от 20 до 1440 мм. Активирующий флюс наносится 1 г/м шва, что способствует решению ряда важных технологических задач: во-первых, сварка ведётся пониженным током, позволяющим уменьшить объем и вес сварочной ванны; во-вторых, качественный шов в любом пространственном положении обеспечивается регулированием давления дуги на жидкий металл; в-третьих, сварка может быть автоматизирована без разделки кромки. Этот метод (ОАСВЭ) эффективен для стыков труб с толщиной до 6мм, свыше – его использует в комбинации с другими методами и только для формирования корневого шва.

Интересным представляются щадящие технологии сварки в смесях защитных газов Ar+CO2 и Ar+O2+CO2. Шов получается более качественным в сравнении со сваркой в СО2, расход проволоки на 20 % экономичнее стандартных схем, переход к свариваемым деталям становится плавным, при этом резко снижается набрызгивание электродного металла.

Среди новых методов, получивших широкое практическое распространение, является метод двухкомпонентной сварки для бесстыкового железнодорожного пути, основанный на литьевом способе сварки, что позволяет решать достаточно противоречивые задачи, т.е. обеспечить заданную пластичность металла шва при необходимой износостойкости.

Подобная технология сложна, поскольку требует использования расплавленной стали, которая заливается в зазор рельсового стыка. Для обеспечения высокой вязкости используется низколегированная плавка, а вот для придания требуемой износостойкости применяют специальные керамические накладки, отделяющие легирующие добавки от основного металла. После заполнения стыка расплавленной сталью, керамические накладки разрушаются, и легирующие добавки расплавляются в верхней части стыка, придавая головке шва повышенную износостойкость.

Идея обуздать «короткое замыкание» и запрячь его для сварки не нова, однако только специалистам компанией «Линкольн Электрик» удалось ее реализовать на практике. Этот метод сварки корней шва получил название «Перенос силами Поверхностного Натяжения» (STT) и базируется на высокоскоростных инверторных источников тока и микропроцессорах. В процессе сварки переменным, но управляемым является и ток, и напряжение, что существенно расширяет возможности данного метода.

Современная наука является многогранной, позволяет использовать преимущества нанотехнологий, поэтому будущее сварки видится в совершенствовании схем компьютерного управления и внедрении новых сварочных материалов.

Новые технологии в сварке

Современная цивилизация многим обязана процессу сварки. Без сварочных элементов мы не получили бы транспорта, огромных строений, технологических конструкций, мобильных телефонов и пр. Несмотря на то, что этот физический процесс применяется много столетий, он не останавливает своего прогресса. Учёные многих стран продолжают исследовать и совершенствовать сварочные механизмы, применять новые приёмы и производить революционные открытия в этой сфере.

Новые технологии позволяют добиться более совершенного результата с использованием минимальных ресурсов. Разработки, появляющиеся ежегодно, делают возможным сварку тех материалов, которые раньше оставались за границами данной технологии.

Основные инновационные направления

Все разработки в данной области направлены на то, чтобы улучшить основные показатели процесса с наименьшими затратами:

  • снижение коррозии и коробления металлов во время эксплуатации;
  • повышение скорости выполнения сварочного процесса;
  • облегчение зачистки мест соединения или обеспечение отсутствия такой необходимости;
  • минимальный расход материалов;
  • облегчённое и упрощенное управление процессом;
  • способность соединения самых тонких листов металла различных марок.

Портативные аппараты

Такие типы сварочных аппаратов позволили вывести сварку на новый – бытовой — уровень. Если до изобретения портативных устройств подобные работы выполнялись преимущественно профессионалами с высокой квалификацией, то портативная техника позволила применять их и дома.

Современные сварочные аппараты

Во-первых, такие аппараты очень лёгкие по весу, в связи с чем их удобно транспортировать. Во-вторых, производители снабдили их полным готовым для использования комплектом, не забыв о системе подачи электродов (проволоки весом до 10 кг).

Главным усовершенствованием можно считать то, что в аппарат вмонтирована система цифрового управления. На дисплее каждый может указать основные параметры сварки: диаметр закладываемой проволоки, тип газа и т.д. На основании введённых данных портативный аппарат самостоятельно настраивается и выполняет сварку на достаточном для непроизводственных сварных швов уровне.

Усовершенствованные горелки

Самым примитивным звеном во время сварки считается газовая горелка, но даже небольшие изменения этого элемента позволили значительно улучшить качество выполняемой работы. Современные конструкции горелок производят не только из новых материалов, но имеют другой диаметр выходного отверстия, которое способно работать с нестандартными температурами и создавать необходимое давление.

Предлагаемые учёными газовые горелки стали безредукторными и высокодинамичными, при помощи их даже во время продолжительного процесса на самых высоких температурах можно получить идеально ровное пламя, в котором не будут появляться факелы, вспышки и хлопки. Из-за таких инноваций работа сварщика не требует частых остановок, что позволяет выполнить больший объём работ за то же самое время.

Разработаны агрегаты с многочисленными соплами, которые используются для соединения труб большого диаметра. Ширина пламени при использовании линейных горелок может достигать нескольких метров. Эта технология часто применяется для соединения деталей под водой или в воздухе, где существует острая необходимость в резком сокращении времени выполнения работ.

Гибридная лазерная технология

Такой способ был разработан для автомобилестроения, но нашёл применение и в других промышленных отраслях. Гибридный лазер используют для получения качественных швов при соединении тугоплавких сортов стали при совмещении с диоксидом углерода. Это позволяет получить идеальные сварные швы при точном управлении мощности лазерного излучения в пределах 1,5 – 4,0 кВт.

Ещё одной особенностью, присущей гибридной лазерной технологии, является высочайшая скорость плавящегося электрода и выполняемых работ – от 40 до 450 м/час. С такими же показателями можно обрабатывать тончайшие листы, изготовленные из автомобильной стали, что стало причиной финансовой поддержки и усовершенствования этой разработки ведущими автомобильными корпорациями.

Двухдуговая сварка

Такая методика была разработана для крупногабаритных конструкций, в изготовлении которых задействованы толстые листы закаливающейся стали таких марок как 30ХГСА. Способ основан на том, что при двухдуговом воздействии одномоментно применяются проволоки двух разных типов, имеющие в составе легирующие (сверхпрочные) компоненты. Диаметр таких электродов – 5 мм.

Для обеспечения устойчивого горения дуги при двухдуговой сварке необходим керамический флюс, созданный на основе керамики марки АНК-51А. Именно с керамическим флюсом данный способ показывает самый высокий результат и формирование идеальной сварной поверхности.

Щадящая методика

Для определённых работ была разработана новая щадящая технология, которая очень высокорезультативна, но отличается низкой себестоимостью. Во время процесса применяют специальные смеси защитных газов: диоксид углерода в соединении с аргоном или смесь аргона, диоксида углерода и кислорода. По сравнению с традиционным применением обособленного диоксида углерода, получаемый шов выходит более гладким и безупречным.

Ещё одним позитивным моментом является значительное удешевление сварочного процесса: на равный объём выполненных соединений расходуется меньшее количество проволочных электродов. Экономия составляет около 20%, что в промышленных масштабах представляет собой значительную сумму. Кроме того, во время сварочного процесса переход к деталям, поддающимся сварке, становится очень постепенным и плавным. Профессиональные сварщики, которые были задействованы в начальных тестах щадящей методики, подчеркнули, что разбрызгивание электродных металлов при многокомпонентной смеси газов значительно уменьшается.

Двухкомпонентная методика

Этот новый метод, который получил широкое распространение в развитых странах за короткий промежуток времени, обязан своим появлением запуску новых скоростных составов на железных дорогах. Двухкомпонентная технология является модифицированным вариантом литьевого способа. Она разрешила достичь результатов, которые раньше считались взаимоисключающими: обеспечить высочайшую пластичность шовного соединения, не ухудшив при этом износоустойчивость металла в месте сварного шва.

Технически двухкомпонентная методика выполняется сложно, поскольку требует особой подготовки: на месте проведения работ должна быть расплавленная сталь, которая аккуратно помещается в жидком виде в зазор между рельсами. Для того, чтобы придать соединению внушительную вязкость, применяется плавка с низколегированными компонентами. Износостойкость увеличивается посредством использования керамических флюсов, которые позволяют после заполнения сварного стыка вывести легирующие добавки из процесса. Керамика разрушается под действием высокой температуры, а добавки, укрепляющие соединение, застывают на поверхности, обеспечивая длительную эксплуатацию без трещин и деформаций.

Орбитальная аргонодуговая технология

Эта технология нашла применение в аэрокосмической отрасли, в автомобилестроении и полупроводниковой промышленности. Такая методика является высокоспецифичной и применяется для объектов со сложным конструктивным контуром. Впервые она была разработана 50 лет назад, но её значительно усовершенствовали, применив вольфрамовый электрод.

Главным преимуществом орбитальной аргонодуговой вольфрамовой сварки является то, что расход активирующего флюса при таком методе рекордно низкий: на 1 м сварного шва расходуется всего 1г флюса. Это делает возможным проводить процесс при пониженном токе, что уменьшает не только объём, но и вес сварочной ванны. При этом качество соединения регулируется в режиме реального времени посредством корректировки давления дуги.

Такой методикой успешно пользуются при необходимости соединить жаропрочные, высокопрочные сплавы, углеродистые стали, титан, медь и никель.

Технология СМТ

Эта методика основана на холодном переносе металлов. Когда говорят о холодном переносе, в виду не имеют реально низкую температуру, просто она значительно ниже, чем при классических вариантах.

Главное отличие заключается в том, что заготовки и зона будущего шва не прогреваются до максимальных значений, поэтому тепловложение в области обработки в разы уменьшается. Из-за того, что металл точечно не перегревается, не происходит сильная деформация. Работа электрода основана на контролируемом коротком замыкании, которое прекращается быстрым отодвиганием проволоки из зоны действия разряда и быстрого повторного его возвращения (до 70 раз в секунду).

Применение СМТ-сварки осуществляется через автоматизированные системы, которые дают очень однородные и качественные швы на местах соединения оцинкованных или стальных листов с алюминиевыми сплавами.

В данном случае сварка ведётся короткозамкнутой дугой с систематическими прерываниями. В результате такой системы шов атакуется горячими и холодными импульсами, что позволяет снизить давление в районе вхождения дуги. По такому же принципу снижается разбрызгивание при переносе металлов.

Таким образом, при помощи СМТ-сварки был достигнут стандарт, который ранее считался только теоретическим. Это стало возможным из-за контроля короткого замыкания и полного отсутствия разноса брызг, что резко снижает необходимость послесварочной механической обработки.

Плазменная сварка

Этот метод делает возможной сварку металлов разной толщины, начиная от самых тонких листов и заканчивая глубиной шва до 20 см. Плазменная технология позволяет одновременно с выполнением сварочных работ производить резку.

В основе плазменного метода находится ионизированный газ, который полностью заполняет пространство между двумя электродами. Именно через этот газ проходит электрическая дуга определённой мощности, обеспечивая очень сильный эффект.

Использование плазменного генератора представляет собой сложный процесс, требующий высокого профессионализма и профессиональных навыков, поэтому использовать его в бытовых целях не получится. Внутри генератора возникает многофункциональная сварочная система, которая может использоваться в узкоспециализированных сферах.

Технология компьютерного моделирования

Самое современное направление в сварочных технологиях по праву отводится компьютерному моделированию. Оно одинаково целесообразно для выполнения соединений самых мелких деталей со сложными контурами и для масштабных работ, где необходимо управление огромными площадями и множеством сварочных аппаратов.

Если раньше объёмные работы выполнялись при использовании многих аппаратов или целым сварочным комплексом, то компьютерное моделирование позволяет иметь одну функциональную единицу с разветвлённой периферией, оснащённой множеством горелок и насадок.

Полная автоматизация позволяет внедрять принципиально новые способы сварочных работ, которые недоступны для большинства сварщиков. Сами сварщики в таком случае функционально превращаются в операторов, задающих компьютеру все необходимые параметры, на основании которых программа задаёт оптимальные значения и контролирует процесс. Такой подход значительно повышает результат выполняемой работы.

Компьютерное моделирование сварочного процесса

Новые технологии вывели сварку на совершенно новый уровень, который позволяет выполнять сварочный процесс в рекордные сроки с минимальными трудозатратами и максимальным результатом. В то же время, прогресс не стоит на месте, поэтому вполне возможно, что в ближайшем будущем появятся системы, которые будут работать автономно, практически без участия людей. Разработки подобных проектов уже ведутся, и в том случае, если испытания увенчаются успехом, скоро человечество сможет получить новые масштабы и концепции сварочных производств.

10 фактов о TIG-сварке

Содержание

Содержание

Сварка аргоном, также именуемая, как TIG-сварка, является универсальной. С ее помощью можно сваривать любые виды металлов. От сварщика потребуются только мастерство, умение подбирать присадки и наличие баллона с инертным газом – аргоном. Основной принцип аргонодуговой сварки – сваривание металлов и их сплавов в среде инертного газа неплавящимся электродом.

Факты о названии сварки

1. Маркировка буквами латинского алфавита

Интересно, что название данного вида сварки несколько отличается в разных странах, и незнание маркировки может ввести в заблуждение разнообразием аббревиатур. Например, в англоязычных странах аббревиатура, которой маркируется аргонодуговые сварочные инверторы – это TIG. Расшифровывается как «Tungsten Inert Gas» – сварка вольфрамовым (на шведском вольфрам – «tungsten») электродом в среде инертного газа. Именно эта маркировка часто употребляется на территории Европы и Средней Азии.

В Германии, в связи с особенностями немецкого языка маркировка состоит из букв WIG, то есть Wolfram Inert Gas. В Соединенных Штатах Америки аббревиатура GTAW или же Gas Tungsten Arc Welding, то есть сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа.

2. На территории Российской Федерации дуговая сварка в среде защитного газа имеет собственные обозначения

Согласно ГОСТ 14776-79, технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом обозначается ИН и ИНп. Маркировка ИН говорит о том, что сварочный процесс производится в среде инертного газа, при помощи неплавящегося электрода. Если же используются присадочные металлы, добавляется маленькая буква «п».

3. Как правильно говорить: «аргонно-дуговая» или «аргонодуговая» сварка?

Согласно ГОСТ 2601-84, существует единственно верное понятие аргонодуговой сварки.

Мифы о TIG-сварке

Существует ряд заблуждений и мифов, которые связаны со сварочным процессом в аргоновой среде. Важно знать, что сварочный процесс сам является опасным и вредным видом деятельности, а работа в среде защитных газов усугубляет ситуацию. В связи с этими факторами разработан комплекс обязательных мер и условий по обеспечению безопасности сварщика. Но при их несоблюдении может возникнуть целый ряд опасных ситуаций для жизни и здоровья рабочего, которые со временем превращаются в мифические утверждения о вреде и сложности сварочного процесса.

1. При сварке в аргоновой среде, аргон губительно воздействует на сварщика

Обратимся к химии. Данный газ является химически инертным и занимает третье место по объему в атмосфере планеты Земля после азота и кислорода. Аргон не обладает каким-либо характерным запахом, вкусом и цветом. Он не токсичен и не взрывоопасен.

Он весит практически в 1,4 раза тяжелее чем воздух и способен вытеснять кислород. И при работе с данным газом если не соблюдать меры безопасности он может привести к потере сознания и головокружению, если попадет в дыхательные пути человека.

Правила, которые обеспечат полную безопасность сварного при работе с аргоном:

  1. Работать нужно в помещениях, где установлены вытяжки в полу, или же на расстоянии 20-30 см от уровня пола. В таком случае аргон, который спускается вниз будет выводиться из помещения и будет поддерживаться оптимальный уровень кислорода в помещении.
  2. При осуществлении потолочных и вертикальных швов в аргоновой среде необходимо использовать средства индивидуальной защиты, например, шланговый противогаз.
  3. Контролировать уровень кислорода в рабочем помещении во время работы с аргоном. Ручные и автоматические измерительные приборы должны показывать, как минимум, 20% наличия O2 в помещении.

2. Аргонодуговая сварка влияет на мужское здоровье

Данный миф распространен среди учеников сварщиков и любителей. Возникновение убеждения связано с низкой осведомленностью о технологии сварки и сварочном процессе в среде инертного газа. По мнению распространителей мифа, все дело в использовании слабого радиоактивного металла – оксида тория. Он нужен для заточк вольфрамовых электродов, однако его содержание не превышает допустимого количества, поэтому мнение считается ошбочным.

Если соблюдать меры безопасности при заточке электрода – надевать респиратор, включать вытяжку и хранить не более трех килограммов ториево-вольфрамовых электродов в одном месте – все будет в порядке.

Вольфрамовая пыль, как и прочие мелкие частицы иных металлов, раздражает дыхательные пути, но радикально повлиять на здоровье человека не может. Важно учитывать, что современные технологии производства вольфрамовых электродов создают безопасные и эффективные соединения, которые не были доступны в начале и середине XX века – во время возникновения мифа.

3. TIG-сварка «капризна» в работе

В подавляющем большинстве аргоновые TIG-аппараты оснащены большим количеством надстроек и регуляторов, нежели MMA-инверторы для ручной дуговой сварки и MAG-инверторы для полуавтоматической сварки.

Поэтому сварщик, работающий с TIG, должен иметь либо специализацию на данном виде сварки, либо высший разряд. Тогда весь спектр возможностей используется, а сварное соединение будет оптимальным.

Для осуществления сварочного процесса каждый работник должен:

  • настроить сварочный TIG-инвертор и выбрать оптимальный сварочный ток;
  • в зависимости от тока, а также изделия подобрать диаметр вольфрамового неплавящегося электрода;
  • определить вид металла и сплава изделия и выбрать присадочные прутки;
  • по возможности выбрать оптимальный вариант инертного газа, точнее его состава (может использоваться как чистый аргон и его смеси, а также гелий).

При соблюдении всех этапов, сварщик осуществляет сварочный шов на любом металлическом изделии. Причем данный вид сварки является универсальным, но используется не часто из-за большей материалоемкости. А во время сварочного процесса отсутствуют искры и шлак.

Факты о сварочных инверторах

1. TIG-инвертор имеет большее число надстроек и регуляторов нежели инверторы, работающие в среде активных газов – углекислого газа и кислорода

Данная особенность TIG-сварки обусловлена большой разновидностью углеродистых, а также высоко-, средне- и низколегированных сталей. Каждая имеет свои особенности и характеристики, на основе которых к стали должен подбираться оптимальный уровень напряжения тока. Толщина металла и наличие примесей в конструкции и изделии также требуют дополнительных настроек аппарата.

2. При аргонодуговой сварке важно контролировать целостность шлангов, которые соединяют баллон и TIG-инвертор

Наличие необходимого давления газа при работе позволит создать равномерный и хорошо проваренный шов. Также целостность шлангов подачи газа предотвратит нецелевой расход инертного газа и наступление опасной для здоровья ситуации.

3. Прототипом вольфрамового электрода для TIG-инвертора была вольфрамовая нить

В 1916 году американский ученый Ирвинг Ленгмюр опытным путем определил, что вольфрамовая нить, используемая в обыкновенной лампочке накаливания, станет лучше передавать заряд если покрыть её оксидом тория. Данное открытие стало предпосылкой для создания вольфрамовых электродов, которые используются в аргонодуговой сварке.

4. TIG-инвертор требует ухода

Как и любой сварочный инвертор, TIG-аппарат имеет множество мельчайших деталей, элементов и плат. Во время работы с металлическими конструкциями и изделиями в воздухе появляются частицы сталей и пыли, которые оседают как на внешнем корпусе сварки, так и внутри нее, попадая через вентиляционные отверстия.

Поэтому после работы с аппаратом важно очистить его от пыли и загрязнений, например, слабым потоком сжатого воздуха. Также нужно обязательно проверять исправность TIG-инвертора, рукава, горелки и массы до и после эксплуатации.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: