Monday 4 November 2013

Миг-Маг заваряване

Миг-Маг заваряване



2.1.               Същност

МИГ и МАГ са два различни методи за заваряване чрез стопяване Наименованието им произхожда от комбинацията на използваните материала „метален електрод - инертен газ" (МИГ) и „метален електрод - активен газ" (МАГ)' Означението им като методи по БДС EN 24063 е: за МИГ-131 за МАГ - 135 Тъй като разликата между двата метода се състои единствено във вида на използвания защитен газ, а основното заваръчно обзавеждане е еднакво, целесъобразно е съвместното им разглеждане.


Фиг. 2.1.1  Заваряване по методи МИГ/МАГ: 1 - метален електрод; 2 –токоподвеждаща дюза; 3 - газова дюза; 4 - защитен газ; 5 - електрическа дъга; 6 - основен метал; 7 - капка електроден метал; 8 - заваръчна вана; 9 заваръчен шев

Схема на заваръчния процес, е показана на фиг. 2.1.1. Тел, навит на ролка, изпълнява ролята на метален електрод 1. Под действие на напрежение, подавано на тела от токоподвеждаща дюза 2, между тела и основния метал 6 гори електрическа дъга 5 е обратна полярност, т. е. телът - анод. Дъгата стопява основния метал и образува заваръчна вана 8. Топи се и върхът на тела, чийто метал капкообразно преминава през дъгата и попада във ваната.

Горещите зони - връх на електрода, метални калки, ваната и дъгата се покриват със струя 4 от защитен газ или газова смес, която ги предпазва от досег с атмосферните газове. Защитният газ - инертен или активен, се подава през газова дюза 3, разположена концентрично на електродния тел
Разстоянието от токоподвеждащата дюза до върха на електрода се нарича излаз на електрода. Дължината му I в зависимост от диаметъра dT на тела е 1=10 d мм),   а   съответстващото   й   електрическо   съпротивление   -   незначително. То позволява   големи   токови   натоварвания   на   електрода   с   плътност   на тока превишаваща 100 а/мм2. Благодарение на тях се постигат концентрирано нагряване с голяма дълбочина на провара, висока скорост и производителност на заваряване
За сравнение плътността на тока при ръчното електродъгово заваряване при което токът преминава през цялата дължина - 325-425 мм, на нова електродна пръчка, е от порядъка на 10 а/мм2. Повишаване над тази стойност е невъзможно тъй като води до прегряване на металната сърцевина и отронване на обмазката от нея.






 2.2.Материали

Използват се електроден телове от стомана и цветни сплави с диаметър 0,6-2,4 мм. В редки случаи диаметърът достига до 4 мм. Изискванията към тела са определени от БДС EN 440,т. 1.6.3.
За заваряване и цветни сплави за защитата се използва инертен газ - най-често Аг и по-рядко Не или техни смеси. В сравнение с Аг Не има по-голяма топлопроводност и топлосъдържание, благодарение на които дълбочината на провара се повишава.
Неръждаемите стомани се заваряват рядко в чист Аг. Предпочита се защитна среда от Аг+C02, тъй като се намалява повърхностното напрежение на течния метал при което  струйното капкопренасяне настъпва при  по-нисък ток от този при заваряване в чист Аг.
При заваряване на въглеродни и нисколегирани стомани защитен газ е С02 или смеси на основата на Аг с добавки от С02> 02 и др.
Различни видове защитни газове по БДС EN 439 за МИГ/МАГ заваряване се съдържат в табл. 3 в т. 1.6.4.





2.3.Заваръчно обзавеждане

Уредбата за МИГ/МАГ заваряване включва токоизточник, телоподаващо устройство, шланг, електрододържач, газова бутилка, газов редуктор и газов смесител. Различна варианти на заваръчни уредби са представени на фиг. 2.3.1
При нормалното изпълнение токоизточникът заедно с телоподаващото устройство и газовата бутилка са разположени върху обща количка за движение, фиг. 2.3.1, а. Радиусът на действие е 3-12 м. Неравномерността в подаването на тела се намалява чрез едновременно използване на тласкащи ролки, разположени в телоподаващото устройство, и теглещи ролки, монтирани върху електрододържача, фиг. 2.3.1, б. Задвижването им е независимо и синхронизирано, а устройството известно като push-pull. Недостатък е увеличената маса на електрододържача.
За осигуряване на ефективно саморегулиране на дължината на дъгата. характеристиката на токоизточника е твърда или възходяща. Наклонът й трябва да бъде по-малък от този на характеристиката на дъгата за да се потдържа устойчив заваръчен процес.
Фиг. 2.3.1 Уредби за МИГ/МАГ заваряване: а) нормално изпълнение; б) тласкащо-теглещо телоподаване (пуш-пул): в) с две телоподаващи устройства- г) с поддържаща шина; д) с две телоподаващи устройства и въртяща се конзола




 2.4 Токоизточници за заваряване
Тъй като за заваряване е необходим постоянен ток,най-често се използват заваръчни токоизправители



2.4.1 Обикновени токоизправители

Понижават променливото напрежение на мрежата с трансформатор до стойност, подходяща за заваряване, фиг. 2.4.1.  С диодна група вторичното напрежение се изправя. Дросел с променлива индуктивност, включен във веригата, изглажда флуктуациите му, след което напрежението се подава към електродния тел и основния метал. Големината на тока се регулира чрез промяна индуктивносга на дросела или на магнитното разсейване на магнитопровода или чрез превключване на променлив брой навивки в първичната верига на трансформатора Недостатьк на обикновените токоизправители е невъзможността им да променят тока на заваряване по време на самия процес, както и големите габаритни размери и високата им себестойност. Използват се главно за полу механизирано заваряване



Фиг. 2.4.1 Обикновен токоизправител: а) електрическа схема* 61 б)V-A характеристики

2.4.2 Токоизправители от транзисторен тип

Налагат се през последните 20 г. за полумеханизирано и механизирано заваряване. Имат отлични динамични свойства, лесно обслужване чрез програмиране и ниска себестойност. Позволяват безстепенно регулиране на напрежението на дъгата и индуктивността на дросела. Наклонът на V-A характеристика, които при обикновените токоизправители е зададен предварително, тук може да се променя плавно от 0 V/100 А до 5 V/100 А Това предотвратява образуването на пръски при заваряване. Чрез плавно регулиране на тока и напрежението в началото и края на процеса се избягва опасността от несплавяване и образуване на кратер.
Капкопренасянето при импулсно заваряване протича най-добре с транзисторно управляеми токоизправители. По време на импулса характеристиката на източника е възходяща, а по време на паузата, в която тече фоновият ток, става стръмно падаща или дори вертикална. Възможни са промяна на честотата и продължителността на токовия импулс и подаване на тел с променлива скорост.
Аналогови изправители с транзисторно управление се разработват от 1980  г.  Те  са  първите токоизточници за импулсно  заваряване.  Имат отлични динамични свойства. Принципна схема е показана на фиг. 2.4.2а. Променливото напрежение от мрежата се понижава до 40 V от трансформатор, след което се изправя до постоянно напрежение 60 V с незначителна вълнистост от група от 6 диода. Това напрежение е прекомерно високо за заваряване, затова се понижава до стойност, подходяща за горенето на дъгата. Разликата между двете напрежения води до загряване на транзисторите и топлинни загуби. Недостатък на тези токоизправители е необходимостта от охлаждане на транзисторите, топлинните загуби и високата им себестойност. Бързото развитие на елементната база в електрониката доведе до изместване на аналоговите




мрежз трансформатор
изправителна група
| управление| транзистори

Фиг. 2.4.2a Схема на аналогов токоизправител с транзисторно управление

токоизправители от тактувани транзисторни токоизточници.
На фиг. 2.4.2б е показана схема на вторично тактуван заваръчен токоизправител (инвертор) с транзисторно управление. Използват се транзистори, които в затворено състояние не се загряват, а в отворено нагряването им е незначително, т. е. необходимостта от охлаждане отпада. Тези транзистори имат две състояния -отворено и затворено, които променят с честота 20-100 кхц. Ако е необходим голям заваръчен ток, транзисторите са по-дълго отворени и по-кратко — затворени, при което средната стойност на тока след включената индуктивност е висока. Ако е необходим малък заваръчен ток, отвореното състояние на транзисторите е за кратко време, а затвореното — за по-дълго.
Времето за промяна на тока като реакция от промени в дъгата или други въздействия, е мигновено. Напр. при честота 20 кхц само от тактуване, т. е. без допълнително въздействие, промяната в тока настъпва за 5 мкс. Това означава, че токоизправителят реагира светкавично на бързите изменения в заваръчната дъга.
На схемата променливото напрежение във вторичната намотка се изправя от диодна група и се „нацепва" от транзисторна група с честота 20-100 кхц. След преминаване през дросел то се подава към дъгата.
Поради високата честота на напрежението Si-ламарина на магнитопровода е заменена с феритна сърцевина, благодарение на което масата и размерите на трансформатора, а оттам и на целия токоизправител са много 10-20 пъти по-малки.
Фиг. 2.4.2б. Схема на вторично тактуван заваръчен токоизправител (инвертор)


 2.4.3 Телоподаващо  устройство
Електродният тел се доставя, навит на кангал. За развиване и непрекъснато подаване на тела в зоната на заваряване се използва телоподаващо устройство Устойчив процес на заваряване, а с него и постоянно напречно сечение на шева се поддържат, ако подаването на тела се извършва с постоянна скорост. Дори незначително на пръв поглед придърпваме или задържане на тела води до удължаване на дъгата и промяна на геометрията на шева или до увеличено пръскане. При по-продължително задържане на тела дъгата може да се удължи до контактната дюза и да я стопи челно, с което процесът на заваряване прекъсва.



Фиг. 6 Телоподаващо устройство: 1 - ролка с навит тел; 2 — направляваща дюза; 3 изправящи ролки; 4 -   теглещи ролки; 5 приемна дюза









Принципна схема на телоподаващо устройство е показана на фиг 6  Телът се развива от ролка 1 под действието на теглителна сила създадена от теглеща двойка ролки 5. Телът има начална кривина поради настъпила пластична деформация при навиването му. Направляващата дюза 2 насочва тела към ролки 3, които чрез неколкократно разнопосочно огъване го деформират пластично и изправят След теглещите ролки телът преминава през приемна дюза 5, от която постъпва в тръба от спираловидна пружина, съставна част на заваръчният шланг
Горната ролка в теглещата двойка е цилиндрична, а долната има канал с трапецовидно или кръгло сечение и набраздени стени, фиг. 7. Горната ролка притиска тела към стените на канала с регулируема сила. При въртене на ролките от електродвигател с безстепенно регулиране на ъгловата честота се поражда сила на триене, която придвижва тела. Ако натискът на горната ролка е прекомерно голям или каналът на ролката е тесен, телът се деформира, фиг. 7, в И в двата случая настъпват смущения в подаването на тела, които завършват най-често с приваряване на тела към медната дюза. Ако каналът е по-голям от необходимия за избрания диаметър на тела, настъпва преплъзване между тела и ролката и подаването е невъзможно. С течение на времето набраздените повърхности на канала се износват. Поради опасност от преплъзване ролките трябва да се заменят с нови.







Фиг. 7 Ролки за подаване на тел; а) общ вид; б) нормално разположение на тела; в) прекомерен натиск и деформиране на тела; г) тесен канал; д) широк канал

За да се намали натискът от притискащата ролка върху тела и се предотврати евентуалното му деформиране, могат да се използват две подаващи двойки ролки Всяка ролка от тях е изпълнена като зъбно колело и се задвижва самостоятелно. По този начин се подават тръбни телове и плътни тънки телове с диаметър 0.6-0.8 мм, както и телове от меки метали, напр. алуминиеви. Тънките телове са податливи на изкълчване, поради което трябва да се избягва подаването им на дължина по-голяма от 2-3м
Изправянето на тела с изправящи ролки е задължително при механизирано и автоматизирано заваряване. В противен случай изкривеният тел, особено при по­-голям излаз на електрода, след напускане на контактната дюза може да попадне извън заваръчната междина. Получава се непровар и нелинейност на шева
От фиг. 8 става ясно как поради несъосие между канала на подаващите ролки и отвора на приемната дюза телът се огъва, което може да причини неравномерно подаване и смущения в горенето на дъгата.




Фиг. 8 Несъосие между канала на подаващите ролки и отвора на приемната дюза


Съществуват планетарни телоподаващи устройства, фиг. 9, при които ролки, чиито оси са кръстосани спрямо оста на тела, се въртят около нея. Ролките лагеруват свободно и се търкалят по повърхността на тела, като описват върху него винтова линия и упражняват регулируем натиск. Под действие на възникваща сила на триене, действаща под ъгъл спрямо оста на тела, той се придвижва осево. За да се постигне скорост на подаване, съобразена с изискванията на заваръчния процес, ролките се въртят с висока ъглова честота от постояннотоков двигател с безстепенно регулиране на честотата. Валът на двигателя е кух и телът се подава през него. Скоростта на подаване се регулира чрез изменение на ъгловата честота на въртене на ролките и на ъгъла между осите на ролките и оста на тела.
Предимство на планетарните устройства е, че имат малка маса и габаритни размери. При търкаляне на ролките повърхността на тела се получава наклеп, което позволява тънки или меки телове да се подават на значителна дължина, напр. за тел с диаметър Ф1.2 мм тя достига до 6 м. В същото време планетарните устройства не осигуряват изправяне на тела. Силата на триене има компонента, която усуква тела, поради което при подаване на тръбен тел има вероятност от нарушаване на плътността на обвивката и изтичане на прахообразната шихта.



Фиг. 9 Планетарно телоподаващо устройство



3.3 Шланг
В него са поместени следните съставни части:
стоманена спирала, през която преминава електродният тел. Външният и диаметър е 4.5 мм, а вътрешният е с около 0.5-1 мм по-голям от диаметъра на тела По този начин се предотвратява опасността от огъване или изкълчване на тела вследствие по-голяма хлабина. От триенето между тела и спиралата отпада прах съдържащ остатъци от смазка и др.5 който затруднява придвижването на тела. Затова е необходимо периодично потапяне на спиралната тръба в разтворител за почистването й. При подаване на алуминиев тел износването му се намалява като стоманената спирала се заменя с тефлонова тръба;
пластмасова тръба, по която се подава защитен газ;
електрически проводник, провеждащ заваръчен ток;

маркучи за права и обратна охлаждаща вода - при големи токови натоварвания е необходимо охлаждане на електрододържача. Маркучът за обратната вода обвива електрическия проводник и водата го охлажда по цялата му дължина;
електрически проводници, захранващи пусковия бутон на електродържача.
Шлангът има най-често дължина Зм. При заваряване с телове чийто диаметър надвишава  Ф 1,2 мм дължината достига 5 м. Подаването на , тънки телове 0.6-0.8 мм на дължина повече от 2 предизвиква неравномерност.

3.4       Електродържач
Свързан е с шланга и служи за водене на дъгата по време на заваряване Основни части са тоководеща тръба, токоподвеждаща дюза, газовата дюза и команден бутон.
Токоподвеждащата дюза е медна. Тя е е подложена на топлинно действие поради близостта си до дъгата и на механично действие поради триене при преминаването на тела през нея. В резултат на това отворът на дюзата се износва и контактната му точка с тела се отдалечава от отвора. Това води неминуемо до неконтролируемо увеличаване на излаза на електродния тел и изменение на големината на тока, което пък от своя страна променя геометрията на шева и води до неустойчива дъга. Затова токоподвеждащата дюза се сменя след износване над допустима граница.
Газовата дюза трябва да осигури ламинарен поток от защитен газ върху заваръчната вана. Тя има диаметър 10-32 мм и е изолирана електрически от подвеждащата дюза, за да се предотврати късо съединение при случаен контакт със заваряваните детайли. Тъй като дюзата е непосредствено изложена на силно топлинно излъчване от дъгата и пръскане на течен метал, по повърхността й полепват пръски. Те намаляват площта на напречното сечение на дюзата и причиняват завихряне на защитния газ, което засмуква околния въздух и го вкарва в зоната на заваряване. Затова периодично пръските се отстраняват механично. Срещу полепването на пръски се противодейства чрез пулверизиране на силиконово масло върху вътрешната повърхност на дюзата. За предотвратяване полепването им при продължително заваряване с ток 400-600 а се използват дюзи с водно охлаждане.
Върху електрододържача се намира бутон за управление на заваръчния процес. Еднократно натискане на бутона отваря магнитен вентил и се подава защитен газ. При освобождаване на бутона се подава електроден тел и напрежение към него. В края на заваръчния процес натискане на бутона изключва подаването на тел и напрежение, а защитният газ продължава да струи до освобождаването на бутона.
В края на процеса при прекъсване на напрежението дъгата изгасва, а телът поради инертност продължава движението си към втърдяващата се вана. За да не се забие и да остане в нея, подаването на тела се преустановява десети от секундата преди прекъсването на дъгата. Ако дъгата продължи да гори по-дълго от необходимото време, тя може да достигне токоподвеждащата дюза и да привари електродния тел към отвора и.
3.5       Допълнителни принадлежности
Към тях спадат редуцир-вентил и разходомер за защитен газ, разгледани в т. 1.6.6. За да се предотврати на обледяване на редуцир-вентил а при заваряване с СО;, чиято влажност превишава 0.178 г/м3, се използва подгревателен вентил, а за изсушаване на СО2 - изсушител. Изсушаваща среда е силикагел или алумогел. След npoдължителна употреба силикагелът се насища и трябва да се изсуши чрез продухване с горещ въздух или нагряване до температура 250-300 "С. Годността му се проверява чрез докосване на късче силикагел до езика - ако то се залепи и отдели с малко усилие, силикагельт може да поглъща влага.В противен случай е необходимо да се замени с нов.


4.   Пренасяне на метала в дъгата
4.1 Сили, влияещи върху капкопренасянето


Топлината от дъгата,отделена на върха на електродния тел,води до стопяване на метала и образуване на капка,която преминава през дъговата междина и попада в заваръчната вана,Фиг.10.силите,които влияят върху капко пренасянето са:
електромагнитна сила (пинч-ефект) - насочена е радиално към оста на проводник, по които тече ток. Приблизителната й големина е fM) 5 I2 където I fal е заваръчният ток. Тази сила е малка и не е в състояние да промени формата на твърд проводник, но след преминаването му вследствие загряване в полутечно или течно състояние, електромагнитната сила го деформира лесно"
-повърхностно напрежение - задържа капката към края на електродния тел при нейното нарастване. Присъствие на кислород в защитния газ понижава повърхностното напрежение и намалява размера на капките;
реактивна сила от метални пари - дължи се на изпарение на метала в участъци,в които се достига температура на кипене, напр. за стомана тя е около 3000гр С До тази температура при заваряване се нагряват катодното и анодното петно, разположени съответно на върха на електрода и повърхността на ваната Реактивната сила противодейства на откъсването на капката;
налягане на плазмата;
тегло на капката.
В зависимост от параметрите на режима на заваряване и вида на защитния газ съществуват няколко вида капкопренасяне.
 

Фиг. 10 Сили. влияещи върху капкопренасянето в заваръчната дъга: 1 електромагнитна сила (пинч-ефект); 2 - повърхностно напрежение; 3 - реактивна сила от метални пари; 4 - налягане на плазмата; 5- тегло

4.2 Дълга дъга
На дълга дъга съответства висока стойност на напрежението на дъгата Определя   едрокапково   пренасяне   при   МАГ   и   МИГ   заваряване   и струйно дреонокапково    капкопренасяне    при    МИГ    заваряване.    Фиг. 1 1 представя схематично различни видове капкопренасяне.


Фиг. 11 Капкопренасяне: а) дълга дъга, едрокапково; б) дълга дъга, струйно дребнокапково; в) къса дъга, чести къси съединения

No comments:

Post a Comment