Schweißen unter Schutzgas: Modi, Technologie, Anwendung, GOST

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Technologien zur Durchführung von Schweißoperationen an metallischen Werkstücken ermöglichen heute ein hohes Maß an Organisation des Prozesses in Bezug auf Sicherheit, Ergonomie und Funktionalität. Dies wird durch die Verbreitung halbautomatischer und robotergesteuerter Geräte zur Durchführung der wichtigsten technologischen Schritte beim thermischen Fügen von Teilen belegt. Parallel dazu wachsen auch die Anforderungen an die Nahtqualität. Die größten Erfolge in dieser Richtung lassen sich durch das Schweißen unter Schutzgas erzielen, das die Möglichkeit bietet, den Arbeitsbereich von den negativen Einflüssen der atmosphärischen Luft zu isolieren.

Die Essenz der Technologie

Der Schweißprozess in einer Schutzgasumgebung ist ein Derivat aus der Kombination mehrerer Methoden der thermischen Einwirkung auf Metalle mit der Möglichkeit der strukturellen Verbindung von Werkstücken. Zunächst basiert dieses Verfahren auf dem Lichtbogenschweißverfahren, das an sich eine optimale Kontrolle über Elektroden und Oberflächen von Zielteilen mit Strukturen bietet. In diesem Format kann der Benutzer jeden Raum belegenPositionen mit mobilen und kompakten Geräten. All dies betrifft die organisatorische Ergonomie des Arbeitsereignisses, und das Wesen der elektrochemischen Prozesse des Schweißens in Schutzgas zeigt sich in den Besonderheiten der Umgebung, in der die Operation durchgeführt wird. Zunächst muss betont werden, wie wichtig es ist, das Schweißbad vor den negativen Auswirkungen der atmosphärischen Luft zu schützen. Der direkte Kontakt der Knüppelschmelze mit Sauerstoff führt zu Schlackenbildung an der Oberfläche, Oxidation der Beschichtung und unkontrolliertem Legieren des Metallgefüges. Um solche Effekte auszuschließen, werden daher spezielle Isolatoren verwendet - Beschichtungen, Schüttgüter wie Flussmittel und Gas, das mit speziellen Geräten in den Arbeitsbereich eingebracht wird. Die letzte Schutzmethode bestimmt die Eigenschaften der betrachteten Methode der Schweißproduktion.

Allgemeine Regeln für das Schweißen nach GOST 14771-76

Gemäß den angegebenen GOST können mit diesem Schweißverfahren einseitige und zweiseitige Nähte mit Stoß-, Eck-, T- und Überlappungsverbindungen ausgeführt werden. Zu den Hauptparametern des Prozesses gehören:

• Teiledicke - Bereich von 0,5 bis 120 mm.
• Zulässiger Fehler beim Schweißen von Teilen mit einer Dicke von 12 mm - von 2 bis 5 mm.
• Die Neigung der Nahtoberfläche ist nur zulässig, wenn ein glatter Übergang von einem Werkstück zum anderen gewährleistet ist.
• Beim Schweißen von Teilen mit einem erheblichen Dickenunterschied wird vorab eine Fase in Richtung von einem größeren zu einem kleinen Werkstück ausgeführt.
• Konkavität und Konvexität von Kehlnähten gemToleranzen von GOST 14771-76 sollten nicht mehr als 30% des Schenkels des zu bildenden Winkels betragen, aber gleichzeitig innerhalb von 3 mm passen.
• Der zulässige Versatz der Kanten vor dem Schweißen zueinander hängt von der Dicke der Teile ab. Bei Elementen mit einer Dicke von bis zu 4 mm beträgt dieser Wert beispielsweise etwa 0,8 bis 1 mm, und wenn es sich um 100-mm-Zuschnitte handelt, muss der Versatzabstand in 6 mm passen.

Gebrauchte Schweißgase

Aus schweißtechnischer Sicht werden alle gasförmigen Medien in inert und aktiv eingeteilt. Da die Hauptaufgabe des Gasgemisches die isolierende Funktion ist, sind die wertvollsten Medien, die das zu bearbeitende Metall nicht angreifen. Solche Mischungen umfassen inerte einatomige Substanzen wie Helium und Argon. Obwohl gemäß GOST das Schweißen in Schutzgasen in einer Kohlendioxidumgebung durchgeführt werden muss, sind auch Kombinationen mit Sauerstoffgemischen zulässig. Aktive Gase können das Metall sowohl im geschmolzenen als auch im festen Zustand beeinflussen. Das Vorhandensein von Gasen in der Molekularstruktur eines Metalls wird im Allgemeinen als unerwünscht angesehen, es gibt jedoch Ausnahmen aufgrund der Besonderheiten solcher Kombinationen unter verschiedenen Bedingungen.

Die Art des Einflusses der Gasumgebung auf das Metall

Sofort lohnt es sich, die negativen Auswirkungen von Gas beim Lichtbogenschweißen auf Werkstücke zu betonen. Beim Abkühlen und starken Erhitzen können in der Molekularstruktur gelöste Gasstoffe zur Porenbildung führen, was logischerweise reduziert wirdFestigkeitseigenschaften des Produkts. Andererseits können Wasserstoff- und Sauerstoffatome bei zukünftigen Dotieroperationen nützlich sein. Ganz zu schweigen von der Nützlichkeit von aktivem Schutzgas beim Schweißen von austenitischen Legierungen und Stählen, die bei Verwendung inerter Isoliermischungen schwer zu schmelzen sind. Das Problem für Technologen liegt daher eher nicht in der Wahl des richtigen Gasgemisches, sondern darin, Bedingungen zu schaffen, die die schädlichen Auswirkungen des Aktivgases auf das Schmelzbad minimieren und gleichzeitig die positiven Effekte der Löslichkeit erh alten können.

Schweißprozesstechnik

Das Werkstück und die Elektrode werden mit einer elektrischen Stromquelle versorgt, die später zum Erzeugen und Aufrechterh alten des Schweißlichtbogens verwendet wird. Ab dem Moment der Lichtbogenzündung muss der Bediener den optimalen Abstand zwischen der Elektrode und dem gebildeten Schweißbad einh alten, wobei Temperaturindikatoren und der von thermischen Effekten bedeckte Bereich zu berücksichtigen sind. Parallel dazu wird der Arbeitsbereich über einen Brenner aus einer angeschlossenen Flasche mit Gas versorgt. Um den Lichtbogen herum bildet sich eine Gasisolierung. Die Intensität der Nahtbildung hängt von der Konfiguration der Lage der Kanten und der Dicke der Produkte ab. In der Regel beträgt der Anteil des Grundwerkstoffes im Schweißgefüge, der beim Schweißen unter Schutzgas entsteht, 15-35%. Die Tiefe des Arbeitsbereichs kann in diesem Fall 7 mm erreichen, und die Indikatoren für seine Länge und Breite - von 10 bis 30 mm.

Anlage zum Gasschweißen

Eine Reihe von Geräten für solcheArt der Operation hängt von der Art und dem Format der Schweißproduktion ab. Die technische Basis bilden direkt halbautomatische Geräte, hängende Schweißköpfe, Stromquellen, Gleichrichter und komplexe Automatikmodule mit Elektrodenh altern, die dem Bediener typische Manipulationen maximal ersparen. Der Schwerpunkt liegt heute auf dem mechanisierten Schweißen in Schutzgas, dessen Infrastruktur auch aus einer Gasleitung, Brennern, Vorrichtungen zur bequemen Platzierung der Ausrüstung an verschiedenen Positionen usw. besteht. In großen Industrien werden spezielle Stellen mit den erforderlichen technischen Ausrüstungen organisiert Ausrüstung zum Schweißen. Umgekehrt erfordert ein optimiertes Format für die Durchführung solcher Aufgaben zu Hause nur die Verwendung eines kompakten Wechselrichters mit Konvertern und einer Gasflasche mit Durchflussregelungsausrüstung.

Zubehör

Zusätzliche technische Mittel und Geräte führen hauptsächlich die Kommunikation zwischen den Hauptgeräten durch und ermöglichen auch die Lösung von Nebenaufgaben, die nicht direkt mit dem Schweißen zusammenhängen. Zu diesen Geräten gehören:

• Gasflascheninfrastruktur, die Spulen, Reduzierstücke, Heizungen, Gehäuse usw. umfasst.
• Reinigungswerkzeug und Abscheider zum Entfernen von Verbrennungsprodukten im Arbeitsbereich. Dies gilt insbesondere für Schweißarbeiten in Schutzgasen mit einer nicht abschmelzenden Elektrode, deren Schmelze nicht direkt in das Produktgefüge eingebunden wird. Sowohl während als auch nach der OperationNahtschleifen kann erforderlich sein.
• Trockner. Beseitigt und reguliert die in Kohlendioxid enth altene Feuchtigkeit. Eine Art Trockenmittel, das bei hohem oder niedrigem Druck arbeitet.
• Filtrationsgeräte. Reinigt Gasströme von unerwünschten Feststoffen und sorgt außerdem für eine saubere Schweißnaht.
• Messgeräte. Typischerweise werden Manometer verwendet, um Anzeigen der gleichen Druck- und Gasdurchflussmesser zu verfolgen.

Schweißmodi und ihre Parameter

Ansätze zur Organisation des Schweißprozesses unterscheiden sich dabei nach mehreren Kriterien, die es letztlich erlauben, von der Zuordnung unterschiedlicher Betriebsarten zu sprechen. Beispielsweise unterscheiden sich die Methoden nach dem Prinzip der technischen Ausführung der Aufgabe – manuell, halbautomatisch und automatisch. Bei einer genaueren Berechnung der Schweißarten in Schutzgasen werden folgende Parameter berücksichtigt:

• Strom - Bereich von 30 bis 550 A. In der Regel erfordern die meisten typischen Operationen den Anschluss von Quellen von 80-120 A.
• Elektrodendicke - von 4 bis 12 mm.
• Spannung - durchschnittlich 20 bis 100 W.
• Schweißgeschwindigkeit - von 30 bis 60 m/h.
• Verbrauch des Gasgemisches - von 7 bis 12 l/min.

Die Auswahl spezifischer Indikatoren hängt weitgehend von der Metallart, der Werkstückdicke, den Arbeitsbedingungen und den Anforderungen an die geformte Verbindung ab.

Handschweißen

Die Schlüsselrolle in diesem Prozess spielen die Geschicklichkeit des Bedieners und die Eigenschaften der Elektrode. Fast alle Schweißerhält den Prozess unter seiner Kontrolle, richtet den Lichtbogen relativ zur Arbeitsfläche aus und überwacht die Parameter der Gasgemischzufuhr aus dem Zylinder. Bei der Leistung stehen Dichte und Stromstärke sowie die Länge der Schweißstrecke im Vordergrund. Beim Handschweißen unter Schutzgas werden meist mehrere Durchgänge durchgeführt, insbesondere wenn ein dickes Werkstück bearbeitet wird. In anderen Fällen ist eine Erhöhung der Anzahl der Durchgänge mit der Notwendigkeit verbunden, die Schweißnaht zu korrigieren, ihre Länge und die Eigenschaften der Oberfläche zu ändern.

Halbautomatisches Schweißen

Heute ist dies die beliebteste Art der Schweißproduktion in einer schützenden Umgebung. Der Hauptunterschied zwischen dieser Methode und der manuellen Methode ist das Vorhandensein von Mechanisierungselementen mit Gleichrichtern und die Möglichkeit der automatischen Drahtzuführung von einer speziellen Spule. Beim halbautomatischen Schweißen unter Schutzgas muss der Bediener nicht unterbrochen werden, um die Verbrauchsmaterialien zu wechseln, aber die Technik der Wechselwirkung des Lichtbogens mit der Oberfläche des Werkstücks bleibt dem Benutzer überlassen. Der Bediener überwacht den Bildungsprozess der Schweißverbindung, korrigiert die aktuellen Parameter, ändert den Neigungswinkel usw.

Automatisches Schweißen

Vollmechanisierter Schweißprozess, bei dem der Anwender nur indirekt Einfluss auf die Versorgungsparameter von Hilfsstoffen, Gasgemisch und Pulverfluss nehmen kann. Technisch wird der Betrieb durch multifunktionale Stationen und Plattformen mit Roboterausrüstung gewährleistet. Auf hochspezialisierte moderne Produktionsanlagen für das automatische Schweißen unter Schutzgases kommt der sogenannte traktor zum einsatz, dessen konstruktion alle notwendigen funktionseinheiten vorsieht. Hierbei handelt es sich um eine mobile Maschine, die sich während des Schweißvorgangs entlang der Nahtbildungslinie bewegt und gleichzeitig die Schutzmischung in die Schweißzone leitet. Zwingender Bestandteil solcher Module ist die Steuereinheit, die zunächst einen Satz von Algorithmen mit Aktionen für jede Exekutive enthält.

Schlussfolgerung

Der Einsatz von Verfahren zum Schutz des Schweißbades vor Sauerstoff ermöglicht, wenn nicht sogar die vollständige Eliminierung, so doch die Minimierung charakteristischer Fehler in der Nahtbildung. Dies gilt für mangelnde Durchdringung, Risse, Verbrennungen, Durchhängen und andere Fehler, die durch Kontakt der geschmolzenen Oberfläche des Werkstücks mit offener Luft auftreten können. Zu den Vorteilen des Schweißens in Schutzgasen gegenüber der Technik mit Flussmitteln gehört, dass kein Schlamm im Arbeitsbereich entfernt werden muss. Gleichzeitig bleiben andere positive Eigenschaften des Prozesses erh alten, wie die Möglichkeit der visuellen Beobachtung der Qualität der gebildeten Verbindung. Wenn wir über die Mängel der Methode sprechen, dann sind ihre negativen Faktoren die Wärme- und Lichtstrahlung des Lichtbogens, die besondere Maßnahmen zum individuellen Schutz des Schweißers erfordert.